107
U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 1 Cuprins Capitolul 1. Analiza sistemelor solare pentru incălzirea apei calde menajere........................3 1.1. Energia solara termica : Istoric....................................................... .............3 1.2 Necesitatea utilizării surselor de energie solară……………………….…...4 1.3. Direcţii in dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan mondial………..…5 1.4. Direcţii în dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan naţional…….….…8 1.5. Consideraţii privind radiaţia solară. Captarea radiaţiei solare…………...11 1.5.1. Compoziţia spectrală a radiaţiei solare………………………...15 1.5.2. Captarea radiaţiei solare…………………………………....…..16 1.6. Analiza constructiv-funcţională a sistemelor de captare a en. solare ……19 1.7. Construcţia colectorilor solari …………………………………………...21 1.8. Randamentul colectorilor solari …………………………………………28 1.9. Centrale solare …………………………………………………………...33 1.9.1 Centrale solare termice cu concentrarea radiaţiei solare directe..34

Panouri Solare Pemtru Apa Calda Menajera

Embed Size (px)

Citation preview

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 1

Cuprins

Capitolul 1. Analiza sistemelor solare pentru incălzirea apei calde menajere........................3

1.1. Energia solara termica : Istoric....................................................................3

1.2 Necesitatea utilizării surselor de energie solară……………………….…...4

1.3. Direcţii in dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan mondial………..…5

1.4. Direcţii în dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan naţional…….….…8

1.5. Consideraţii privind radiaţia solară. Captarea radiaţiei solare…………...11

1.5.1. Compoziţia spectrală a radiaţiei solare………………………...15

1.5.2. Captarea radiaţiei solare…………………………………....…..16

1.6. Analiza constructiv-funcţională a sistemelor de captare a en. solare ……19

1.7. Construcţia colectorilor solari …………………………………………...21

1.8. Randamentul colectorilor solari …………………………………………28

1.9. Centrale solare …………………………………………………………...33

1.9.1 Centrale solare termice cu concentrarea radiaţiei solare directe..34

1.9.2 Centrale solare termice fără concentrarea radiaţiei solare……...40

Capitolul 2. Calculul, dimensionarea şi alegerea echipamentelor……………………………42

2.1 Schema si funcţionarea unei instalaţii solare pentru preparat apă caldă

menajera de consum…………………………………………………………..42

2.2 Calculul necesarului de apa caldă menajeră………………..…………….44

2.3 Calculul necesarului de căldură…………………………………………..46

2.4 Dimensionarea si alegerea panourilor solare……………………………..47

2.5 Dimensionarea şi alegerea boilerului……………………………………..47

2.6 Dimensionarea şi alegerea vasului de expansiune………………………..48

2.7 Alegerea tubulaturii şi a elementelor de legătura(conducte)……………..49

2.8 Descrierea şi motivarea alegerii echipamentelor…………………………49

Capitolul 3. Materiale şi tehnologii specifice captatoarelor plane…………………….….…..54

3.1 Placă absorbantă şi conductele pentru fluidul purtător de caldură……….54

3.2 Geamul ……………………………………………………………….…..57

3.3 Izolaţia faţă de carcasă…………………………………………………....59

3.4 Carcasă…………………………………………………………………....59

Capitolul 4. Aspecte economice……………………………………………………………....60

Capitolul 5. Protecţia mediului şi a muncii ……………………………………………….….65

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 2

5.1 Aspecte ecologice…………………………………………………………

65

5.2 Norme specifice de securitate a muncii pentru lucrări de instalaţii de încălzire a

apei calde menajere……………….............................67

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 3

Capitolul 1. Analiza sistemelor solare pentru incălzirea

apei calde menajere

1.1. Energie solară termică : Istoric

Primele utilizări ale energiei solare, prin captare, sunt prezente încă din antichitate.

Este suficient să amintim că Heron din Alexandria a construit un dispozitiv pentru pompare a

apei care folosea ca sursă primară energia solară, şi ca în secolul al III-lea î.H.,

matematicianul grec Arhimede (287 - 212 î.H.) a apărat cetatea Siracuza (Sicilia) de atacuri,

cu ajutorul unor oglinzi uriaşe care orientau fasciculele de lumină focalizatã spre navele

inamice, incendiindu-le.

Dar nu numai însorita coastă a Mediteranei a fost sediul unor realizări interesante în

domeniul solar, ci şi America vechilor civilizaţii a avut construcţii remarcabile bazate pe

cunoaşterea experimentală a fizicii radiaţiei solare. Unul din exemplele cele mai interesante îl

reprezintă „castelul lui Montezuma", datat din jurul anului 700 e.n. şi aflat în actuala Arizona.

Această construcţie era „climatizată" vara şi iarna, fiind ridicată sub o imensă boltă de stâncă

orientate spre sud. Zidul masiv de stâncă o umbrea vara - când Soarele are înălţime mare pe

boltă ,  iar iarna, înmagazinând căldura, o încălzea prin radiaţie şi permitea şi razele solare să

ajungă la zidurile ei, căci distanta pana la Soare este mult mai mică în acest anotimp. 

În secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Bénédict de Saussure a construit

precursorul panoului solar de azi, o cutie simplă de lemn, cu interiorul vopsit în negru şi

acoperită cu sticlă. Cu acest prim panou solar s-a atins o temperatură de 87°C(1767). In

1830 astrologul Sir John Hershel utilizeazã "cutia fierbinte" pentru a gãti în timpul unei

expediţii în sudul Africii iar anul 1891 când are loc patentarea primului sistem comercial de

încãlzire a apei de cãtre Clarence Kemp.

La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat panoul lui

Saussure adăugându-i oglinzi concave, iar în anul 1878 la expoziţia mondială din Paris a

expus o maşină cu aburi acţionată cu energie solară şi a făcut propunere utilizării acesteia

pentru generarea de electricitate.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 4

În 1903, colonelul spaniol Isidoro Cabanyes a descris un semineu solar în revistă "La energía

eléctrica". O descriere a unor centrale electrice avand la baza semineurile solare a fost

patentata si înregistrata in 1931 de un autor german, Hanns Günther. Începând cu 1975,

Robert E. Lucier a cerut patente pe un generator de putere de turn solar electric, iar intre 1978

si 1981 aceste patente au fost inregistrate în Australia, Canada, Israel si USA.

1.2 Necesitatea utilizării surselor de energie solară

Domeniul cel mai raspândit al utilizării energiei solare in instalaţii il reprezintă cel al

producerii de apă caldă de consum, deoarece instalaţiile de preparat apa calda de consum sunt

simple si cu eficienţă ridicată, in raport cu alte instalaţii similare folosite pentru conversia

energiei soalre.

Energia solară reprezintă cea mai impresionantă şi sigură sursă de energie. Într-un

interval de 20 de minute, soarele furnizează echivalentul consumului energetic anual al

omenirii. Pe teritoriul României, pe o suprafaţă orizontală de 1 mp, putem capta anual o

cantitate de energie cuprinsă intre 900 si 1450 kWh, dependentă bineinţeles şi de anotimp.

Radiaţia medie zilnică poate sa fie de 5 ori mai intensă vara decât iarna. Dar şi pe timp de

iarnă, in decursul unei zile senine, putem capta 4-5 kWh/mp/zi, radiaţia solară captată fiind

independentă de temperatura mediului ambiant.

Datorită acestor cantităţi teoretice mari de energie care sunt înmagazinate de către

radiaţia luminoasă si a randamentului de transformare al acestei energii in caldură, instalaţiile

termice care folosesc energia termică solară sunt deosebit de eficiente având câteva avantaje

care le propun pentru a fi utilizate pentru producerea apei calde:

Acoperă până la 70% din necesarul dumneavoastră de apă caldă;

reduce cu până la 50% costurile dumneavoastră de incălzire;

beneficiază de subvenţii din partea statului;

reprezintă combinaţia ideală cu sistemele de incălzire existente;

permite acoperirea unei cote de până la 100% din necesarul de apă caldă cu ajutorul

soarelui pe parcursul lunilor de vara;

prin intermediul unor sisteme tehnice inovatoare, permite un montaj facil.

Energia solară are câteva mari avantaje care o preferă surselor convenţionale de obţinere a

energiei si anume:

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 5

Este ecologică. Astfel se reduc emisiile de CO2 care contribuie la crearea efectului

de seră.

Este economică. Functionează în baza aceluiaş raport de preţ/calitate ca şi o

instalaţie convenţională de producere a apei calde menajere si incălzire .Sunt

generate costuri suplimentare relativ reduse cu montarea simultană a unei instalaţii

de producere a apei calde.

Costul suportat de beneficiarul unui astfel de sistem pentru energie se va diminua

cu 70 până la 100%.

Este durabilă. Durată de viaţă a unui echipament solar este de până la 30 de ani,

graţie utilizării exclusive a matrialelor rezistente la intemperii.

Este eficientă si autonomă. În mare măsura nu este necesară efectuarea de lucrări

de intreţinere şi nu depinde de majorarea preţului energiei obţinute prin surse

convenţionale.

Instalaţiile de producere a apei calde sunt estetice. Designul exterior excelent al

captatoarelor solare în combinaţie cu postamentul de bază bine studiat al acestora

oferă posibilitatea unei instalări tangente pe acoperişuri cu ţiglă care se

armonizează din punct de vedere estetic cu orice proiect arhitectural.

1.3. Direcţii in dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan mondial

În sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformări majore

determinate de necesitatea creşterii siguranţei in alimentarea cu energie a consumatorilor, iar

in cadrul acestei cerinţe sursele regenerabile de energie oferă o soluţie viabilă, inclusiv aceea

de protecţie a mediului inconjurator.

Siguranţa alimentării cu energie a consumatorilor din statele membre ale Uniunii

Europene este asigurată in mod obligatoriu prin luarea în considerare a importurilor, in

condiţiile liberalizării pieţei de energie si în conformitate cu nevoia stringentă de atenuare a

impactului asupra mediului climatic planetar.

Obiectivul strategic propus in Carta Albă pentru o Strategie Comunitară constă în dublarea,

până în anul 2010, a aportului surselor regenerabile de energie al ţărilor membre ale Uniunii

Europene, care trebuie sa crească de la 6% la 12% din consumul total de resurse primare.

Totodata, in Carta Albă pentru o Strategie Comunitară si Planul de acţiune " Energie pentru

viitor: sursele regenerabile ", elaborată în anul 1997 în cadrul Uniunii Europene, este

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 6

conturată strategia " Campaniei de demarare a investiţiilor ".

În " Campania de demarare a investiţiilor " se urmăreste realizarea, pana in anul 2003, a unor

obiective principale, astfel:

15 milioane mp colectoare solare pentru producerea de apă caldă;

1 milion unităţi energetice de tip fotovoltaic;

10.000 MW în aerogeneratoare cu turbine eoliene;

10.000 MWt în instalaţii energetice de cogenerare cu combustibilului pe bază de

biomasă;

1 milion gospodării individuale cu incălzire asigurată din resurse energetice pe baza de

biomasă;

MW in instalaţii energetice cu producere de biogaz;

5 milioane tone bio-combustibili lichizi;

100 comunităţi umane izolate (asezări locale) al caror necesar de energie se asigură

din surse regenerabile.

În Carta Verde " Spre o strategie europeana pentru siguranţă în alimentarea cu energie

" se precizează ca sursele regenerabile de energie pot contribui efectiv la cresterea resurselor

interne, ceea ce conferă acestora o anumita prioritate în politica energetica.

Programul de acţiune " Energie inteligentă pentru Europa " constă in promovarea

implementării strategiei inscrise in Carta Verde. În cadrul acestei iniţiative, Programul

"ALTENER" (cu un buget estimat de circa 86 milioane EURO) urmăreste accelerarea

procesului de valorificare a potenţialului energetic al surselor regenerabile.

In "Directiva 2001/77/EC", din 27 septembrie 2001, privind "Promovarea energiei

electrice produsă din surse regenerabile, pe piaţa unică de energie", se stabileşte obiectivul

strategic privind aportul surselor regenerabile în consumul total de resurse energetice primare,

care trebuie sa fie de 12%, in anul 2010.

Principalele direcţii de acţiune inscrise in "Directiva 2001/77/EC" constau in:

creşterea gradului de valorificare a surselor regenerabile de energie in nivelul

producţiei de energie electrică si termică;

stabilirea unei cote ţinta pentru fiecare ţară privind consumul de energie electrica

produsă din surse regenerabile de energie;

adoptarea de proceduri adecvate pentru asigurarea finanţării investiţiilor in domeniul

surselor regenerabile de energie;

accesul garantat si prioritar la reţelele de transport si distribuţie de energie;

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 7

simplificarea si adecvarea procedurilor administrative de implementare a proiectelor

de exploatare a surselor regenerabile;

garantarea originii energiei produse pe bază de surse regenerabile de energie.

Procedura aplicată in unele state membre ale Uniunii Europene, pentru schemele suport

privind preţul şi cantitatea de energie livrată din surse regenerabile are, în esenţă, doua

modele reprezentative, şi anume:

preţul energiei produse din surse regenerabile se determină pe cale administrativa, iar

cantitatea de energie produsă este stabilită de piaţa energiei;

cantitatea de energie produsă sau consumată din surse regenerabile de energie

("energie verde") se determină pe cale administrativa, iar nivelul preţului certificatelor

de "energie verde" este stabilit de piaţa energiei.

Programul de valorificare a surselor regenerabile de energie se inscrie în cerinţele de

mediu asumate prin Protocolul de la Kyoto ratificat de Uniunea Europeana (la 5 martie 2002)

si de România (Legea nr. 3/2001). Punerea in practică a obiectivelor asumate prin Protocolul

de la Kyoto se realizează cu proceduri şi mecanisme specifice pentru finanţarea investiţiilor

de valorificare a surselor regenerabile de energie şi exploatarea oportunităţilor de cooperare

internaţională (ex.: comerţul cu emisii de gaze cu efect de seră, implementarea unor proiecte

comune în domeniul energetic etc.).

Activităţile pe termen mediu şi lung se vor concretiza în proiecte de investiţii care să

demonstreze viabilitatea aplicaţiilor din punct de vedere tehnologic şi economic pentru oricare

din sursele de energie regenerabile.

Principalele opţiuni pe termen mediu şi lung trebuie orientate către :

transferul de metodologii de aplicare şi tehnologii neconvenţionale de la firme cu

tradiţie si experienţă în domeniu, cu norme de aplicare, atestare şi certificare, precum

şi standarde de calitate la nivel internaţional;

elaborarea şi implementarea cadrului legislative, instituţional şi organizatoric

corespunzător;

atragerea sectorului privat şi public la finanţarea, managementul şi exploatarea in

condiţii de eficienţă a noilor tehnologii energetice;

identificarea de surse de finanţare pentru susţinerea şi dezvoltarea aplicaţiilor de

valorificare a surselor regenerabile de energie;

stimularea constituirii de unităţi tip joint-venture specializate în valorificarea surselor

regenerabile de energie;

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 8

elaborarea de programe de cercetare-dezvoltare orientate către accelerarea procesului

de integrare a surselor regenerabile de energie în sistemul energetic naţional.

1.4. Direcţii în dezvoltarea energiilor regenerabile pe plan naţional

Printr-o strategie de dezvoltare energetică a României se poate asigura creşterea

siguranţei în alimentarea cu energie şi limitarea importului de resurse energetice, în condiţiile

unei dezvoltări economice accelerate. Această cerinţă se poate realiza, pe de o parte, prin

implementarea unei politici susţinute de conservare a energiei, creşterea eficienţei energetice

care să conducă la decuplarea ritmului de dezvoltare economică de evoluţia consumului de

energie, concomitent cu creşterea gradului de valorificare a surselor regenerabile de energie.

Oportunitatea punerii în practică a unei strategii energetice pentru valorificarea

potenţialului surselor regenerabile de energie se înscrie în coordonatele dezvoltării energetice

a României pe termen lung şi oferă cadrul adecvat pentru adoptarea unor decizii referitoare la

alternativele energetice şi inscrierea în acquis-ul comunitar in domeniu.

Valorificarea potenţialului surselor regenerabile de energie conferă premise reale de

realizare a unor obiective strategice privind creşterea siguranţei în alimentarea cu energie prin

diversificarea surselor şi diminuarea ponderii importului de resurse energetice, respectiv, de

dezvoltare durabilă a sectorului energetic şi protejarea mediului inconjurător.

Sursele regenerabile de energie pot contribui la satisfacerea nevoilor curente de

incălzire în anumite zone (rurale) defavorizate (ex.: biomasă). Pentru valorificarea

potenţialului economic al surselor regenerabile de energie, în condiţii concurenţiale ale pieţei

de energie, este necesară adoptarea şi punerea în practică a unor politici, instrumente şi

resurse specifice.

În condiţiile concrete din România, în balanţa energetică se iau in considerare

urmatoarele tipuri de surse regenerabile de energie:

energia solară - utilizată la producerea de caldură prin metode de conversie pasivă sau

activă sau la furnizarea de energie electrica prin sisteme fotovoltaice;

energia eoliană - utilizată la producerea de energie electrică cu grupuri

aerogeneratoare;

hidroenergia - centrale hidroelectrice cu o putere instalată mai mică sau egală cu 10

MW ("hidroenergia mica"), respectiv centrale hidro cu o putere instalată mai mare de

10 MW ("hidroenergia mare");

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 9

biomasă - provine din reziduuri de la exploatari forestiere şi agricole, deşeuri din

prelucrarea lemnului şi alte produse; biogazul este rezultatul fermentării în regim

anaerob a dejecţiilor animaliere sau de la staţiile de epurare oraşenesti;

energia geotermală - energia inmagazinată în depozite şi zăcăminte hidrogeotermale

subterane, exploatabilă cu tehnologii speciale de foraj si extracţie.

În România, ponderea surselor regenerabile de energie in consumul total de resurse

primare, in anul 2010, urmează să aibă un nivel de circa 11%, iar în anul 2015 de 11,2%.

Potenţialul solar din România este reprezentat de densitatea medie de energie aferentă

radiaţiei solare incidente, în plan orizontal, care depaseste 1.000 kWh/m2 -an. În România s-

au identificat cinci zone geografice, diferenţiate în funcţie de nivelul fluxului energetic

înregistrat, iar regimul distribuţiei geografice a potenţialului energetic solar arată ca mai mult

de jumatate din suprafaţa României beneficiază de un flux mediu anual de 1.000 kWh/m2 -an.

Fig 1.1 Potenţialul energetic al României

Aportul energetic al sistemelor solar-termale la necesarul de caldură şi de apă caldă

menajeră din România este evaluat la circa 1.500 mii tep, ceea ce reprezinta aproximativ 50%

din volumul de apă caldă menajeră sau aproape 15% din necesarul de incălzire curentă.

Sistemele solar-termale active se folosesc, de obicei, pentru prepararea apei calde

menajere in locuinţe individuale. În condiţiile meteo-solare din România, un captator solar

termic funcţionează, in condiţii normale de siguranţă şi eficienţă, pe perioada martie –

octombrie, cu randamente ce pot să ajungă pană la 90%.

Captatoarele solare pot functiona cu o eficienţă superioară in regim hibrid cu alte sisteme

termice convenţionale sau neconvenţionale.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 10

În ceea ce priveşte utilizarea sistemelor solare pasive, nu este necesar un nivel foarte

ridicat al radiaţiei solare, întrucat acestea pot funcţiona şi in zone geografice mai puţin

atractive din punct de vedere al intensităţii radiaţiei solare (ex.: anumite zone de nord din

Transilvania sau din Moldova).

Sistemele solare pasive sunt integrate, de regulă, în "anvelopa" clădirii, iar cea mai

mare parte a materialelor de construcţie sunt de tip convenţional. În condiţii normale, costul

suplimentar mediu (materiale incorporate într-o construcţie nouă) pentru reabilitarea termică a

unei cladiri majorează valoarea acesteia până la 20% (la clădiri renovate). Pentru utilizarea

energiei solare ca sursă de energie electrică, potenţialul exploatabil este ridicat, iar conversia

energiei solare în energie electrică se realizează cu instalaţii fotovoltaice care cuprind module

solare, în configuraţii şi de dimensiuni diferite.

Prin crearea unui cadru instituţional, legislativ, financiar şi informaţional se asigură

realizarea urmatoarelor activităţi:

promovarea surselor regenerabile de energie, cu asigurarea de măsuri de diminuare a

perioadei de recuperare a investiţiei specifice;

asigurarea cadrului organizatoric de dezvoltare a investiţiilor în condiţii de eficienţă

economică;

instituirea unor structuri specializate, cu experţi coordonatori pentru implementarea

soluţiilor adoptate;

respectarea standardelor de construcţii-montaj, obţinerea atestatului de certificare şi de

management al calităţii;

extinderea măsurilor de cooperare internaţională, transfer tehnologic, schimb de

experienţă şi cooperare bilaterală pentru realizarea de proiecte de cercetare-dezvoltare

şi demonstrative;

promovarea campaniei de informare şi documentare, în scopul creşterii eficienţei în

activitatea managerială;

promovarea de acte normative pentru asigurarea protecţiei mediului (reducerea

emisiilor de noxe, a oxizilor de carbon şi a altor medii poluante), care susţin

producerea de energie din surse regenerabile şi atragerea de investitori in domeniu.

Prin programele de măsuri adoptate în acest sens trebuie să se promoveze proiecte

investiţionale şi cu caracter demonstrativ, în vederea asigurării condiţiilor optime pentru

dezvoltarea de aplicaţii pe termen mediu si lung.

Referitor la sistemele solar-termale existente, se propune întocmirea unui program de măsuri

în scopul reabilitării acestora (unde este cazul) şi facilitarea accesului în circuitul de

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 11

exploatare curentă a energiei termice. Astfel, printr-un program demonstrativ pe termen

mediu şi lung se pot realiză aplicaţii solare fotovoltaice de puteri relativ reduse (de la 500W,

până la 5.000W). În plus, se poate avea în vedere elaborarea unui proiect investiţional care să

sprijine procesul de electrificare rurală din surse regenerabile de energie şi, în special, surse

solare de energie .

1.5. Consideraţii privind radiaţia solară. Captarea energiei solare

Soarele reprezintă sursa de energie a Pământului, contribuind la menţinerea

temperaturii planetei mult peste valoarea de aproape 0K, întâlnită în spaţiul interplanetar şi

este singura sursă de energie capabilă să întreţină viaţa pe Pământ. Soarele reprezintă practic o

sursă inepuizabilă de energie, estimându-se o durată a existenţei radiaţiei solare de încă

aproximativ 4…5 miliarde de ani. Pentru studiul radiaţiei solare, este important să fie definite

câteva mărimi importante. Constanta solară reprezintă fluxul de energie termică unitară

primită de la Soare, măsurată în straturile superioare ale atmosferei terestre, perpendicular pe

direcţia razelor solare. Valoarea general acceptată pentru constanta solară este de aproximativ

1350 W/m2, reprezentând o valoare medie anuală, măsurată cu ajutorul sateliţilor de cercetare

ştiinţifică. Atmosfera terestră şi suprafaţa Pământului interacţionează cu radiaţia solară,

producând o serie de transformări ale acesteia, aşa cum se observă în figura 1.2.

Fig. 1.2 Schema interacţiunilor dintre energia solară şi atmosferă, respectiv suprafaţa terestră.

Fluxul de energie radiantă solară, care ajunge la suprafaţa Pământului este mai mic

decât constanta solară, deoarece în timp ce traversează atmosfera terestră, cu o grosime de

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 12

peste 50 km, intensitatea radiaţiei solare este redusă treptat. Mecanismele prin care se

modifică intensitatea radiaţiei solare, la traversarea atmosferei, sunt absorbţia şi difuzia. În

atmosferă este absorbită (reţinută, filtrată) aproape total radiaţia X şi o parte din radiaţia

ultravioletă. Vaporii de apă, bioxidul de carbon şi alte gaze existente în atmosferă, contribuie

la absorbţia radiaţiei solare de către atmosferă. Radiaţia absorbită este în general transformată

în căldură, iar radiaţia difuză astfel obţinută este retrimisă în toate direcţiile în atmosferă. Prin

aceste procese, atmosfera se încălzeşte şi produce la rândul ei, o radiaţie cu lungime de undă

mare, denumită radiaţie atmosferică. În plus, faţa de cele două mecanisme de modificare a

intensităţii radiaţiei solare, o parte din radiaţia solară este reflectată de atmosfera terestră, sau

de unele componente ale sale (moleculele de aer şi anumite categorii de nori). Prin reflectare,

o parte din radiaţia solară este disipată, mecanismul acestui proces fiind denumit difuzie

Rayleigh, iar acest fenomen reprezintă radiaţia bolţii cereşti. Radiaţia globală ajunsă de la

Soare, pe o suprafaţă orizontală la nivelul solului într-o o zi senină, reprezintă suma dintre

radiaţia directă şi radiaţia difuză. Radiaţia solară directă depinde de orientarea suprafeţei

receptoare. Radiaţia solară difuză poate fi considerată aceeaşi, indiferent de orientarea

suprafeţei receptoare, chiar dacă în realitate există mici diferenţe. Figura 1.3 prezintă

proporţia dintre radiaţia difuză şi radiaţia directă, în radiaţia globală. Este interesant de

remarcat că radiaţia difuză prezintă o pondere mai mare decât radiaţia directă.

Fig 1.3 Raportul dintre radiaţia difuză şi radiaţia directă

Energia termică unitară primită de la Soare, măsurată la nivelul suprafeţei Pământului,

perpendicular pe direcţia razelor solare, pentru condiţiile în care cerul este perfect senin şi

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 13

lipsit de poluare, în zonele Europei de Vest, Europei Centrale şi Europei de Est, în jurul

prânzului, poate asigura maxim 1000 W/m2. Această valoare reprezintă suma dintre radiaţia

directă şi difuză. Radiaţia solară este influenţată de modificarea permanentă a câtorva

parametrii importanţi, cum sunt:

Înălţimea soarelui pe cer (unghiul format de direcţia razelor soarelui cu planul

orizontal);

Unghiul de înclinare a axei Pământului;

Modificarea distanţei Pământ – Soare (aproximativ 149 milioane km pe o traiectorie

eliptică, uşor excentrică.);

Latitudinea geografică.

În figura 1.4 este reprezentată variaţia densităţii radiaţiei solare în funcţie de înălţimea

Soarelui, adică unghiul format de direcţia razelor solare cu planul orizontal, pentru diferite

situaţii atmosferice.

Fig 1.4 Variaţia radiaţiei solare în funcţie de direcţia razelor solare pentru diferite situaţii atmosferice

Potenţialul de utilizare a energiei solare în Romania, este relativ important, aşa cum se

observă în figurile 1.5 şi 1.6, care reprezintă hărţi ale radiaţiei solare globale. Există zone în

care fluxul energetic solar anual, ajunge până la 1450…1600kWh/m2/an, în zona Litoralului

Mării Negre şi Dobrogea ca şi în majoritatea zonelor sudice. În majoritatea regiunilor ţării,

fluxul energetic solar anual, depăşeşte 1250…1350kWh/m2/an.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 14

Fig 1.5 Harta intensităţii radiaţiei solare în Europa şi România

Fig 1.6 Harta schematică a radiaţiei solare în România (W/mp)

Gradul mediu de însorire, diferă de la o lună la alta şi chiar de la o zi la alta, în aceeaşi

localitate şi cu atât mai mult de la o localitate la alta.

Evident, radiaţia solară este distribuită neuniform pe suprafaţa Pământului, poziţia geografică

şi condiţiile climatice locale, având o influenţă deosebită pentru impactul radiaţiei solare

asupra suprafeţei terestre. Câteva dintre datele statistice referitoare la radiaţia solară,

disponibile pentru România, sunt prezentate în tabelele 1.1 şi 1.2.

Tabelul. 1.1 Durata medie orară de strălucire a soarelui, la ora 12 (11:30 – 12:30)

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 15

Tabelul. 1.2. Sumele medii orare ale duratei de strălucire a Soarelui

1.5.1. Compoziţia spectrală a radiaţiei solare

Principalele componente ale radiaţiei solare care ajunge pe Pamânt şi participaţia

fiecărei componente în radiaţia globală, din punct de vedere energetic, sunt:

radiaţie ultravioletă radiaţie vizibilă radiaţie infraroşie

3% 42% 55%

Fiecărei componente a radiaţiei, îi corespunde câte un domeniu bine definit al lungimilor de

undă:

radiaţie ultravioletă radiaţie vizibilă radiaţia infraroşie

0,28 - 0,38 µm 0,38 - 0,78 µm 0,78 - 2,50 µm

Contribuţia energetică a radiaţiei solare globale, în funcţie de lungimea de undă, între

0,3 şi 2,5 µm (microni), pentru o suprafaţă perpendiculară pe acea radiaţie, este reprezentată

calitativ în figura 1.7.

Fig 1.7 Distribuţia energiei radiaţiei solare, în funcţie de lungimea de undă (microni) www.stgobain.ro

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 16

Se observă că cea mai mare cantitate de energie termică se regăseşte în domeniul

radiaţiei infraroşii şi nu în domeniul radiaţiei vizibile, ceea ce sugerează ideea că această

radiaţie poate fi captată eficient şi în condiţiile în care cerul nu este perfect senin. Pentru

realizarea acestui obiectiv, au fost realizate panourile solare cu tuburi vidate, iar pentru

captarea eficientă a radiaţiei solare, chiar şi la temperaturi sub 0°C, s-au realizat panouri

solare cu tuburi termice. Panourile solare plane, mai simple din punct de vedere constructiv şi

deci mai ieftine, sunt mai puţin performante, din punct de vedere al capacităţii de a capta

radiaţia difuză, decât panourile solare cu tuburi vidate, respectiv cu tuburi termice.

1.5.2. Captarea radiaţiei solare

Transformarea, sau conversia energiei solare în energie termică, este realizată în

captatori solari, având funcţionarea bazată pe diverse principii constructive. Indiferent de tipul

captatorilor solari, pentru ca randamentul conversiei energiei solare în energie termică să fie

ridicat, este important ca orientarea captatorilor spre Soare, să fie cât mai corectă. Poziţia

captatorilor solari este definită prin două unghiuri şi anume, unghiul de înclinare faţă de

orizontală, prezentat în figura 1.8 şi notat cu α, respectiv unghiul azimutului, reprezentând

orientarea faţă de direcţia sudului, prezentat în figura 1.9.

Fig.1.8 Unghiul de înclinare a captatorilor solari faţă de orizontală

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 17

Fig. 1.9 Unghiul azimutului (orientarea faţă de direcţia Sud) www.viessmann.com

Figura 1.10 prezintă într-un mod sintetic, influenţa combinată a celor doi parametrii care

definesc orientarea captatorilor solari, asupra gradului de captare a energiei solare disponibile.

Diagrama a fost trasată pentru Germania, dar concluziile care se pot obţine cu ajutorul

acesteia pot fi extrapolate pentru majoritatea ţărilor din Europa, inclusiv pentru România.

Fig. 1.10 Înfluenţa combinată a unghiului de înclinare şi a unghiului azimutului asupra gradului de captare a

energiei solare disponibile

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 18

Analizând figura 1.10, se observă că unghiul de înclinare optim, care permite captarea

optimă a radiaţiei solare, este de cca. 15…55°, iar abaterea de la direcţia Sud, poate să se

situeze între ±40° fără a fi afectată capacitatea de captare a energiei solare. Pentru unghiuri de

înclinare de 5…65°, radiaţia solară poate fi recuperată în proporţie de 90…95%. Valorile prea

reduse ale unghiului de înclinare nu sunt recomandate deoarece favorizează murdărirea

suprafeţei captatorilor, ceea ce atrage după sine înrăutăţirea performanţelor optice ale

captatorilor. Pentru abateri de la direcţia Sud, de ±60°, la anumite valori ale unghiului de

înclinare, se poate recupera de asemenea 90…95% din radiaţia solară. Chiar şi colectorii

montaţi vertical, cu o abatere de până la ±20° faţă de direcţia Sud, pot recupera 80% din

radiaţia solară, ceea ce sugerează posibilitatea montării acestora pe faţadele clădirilor. Pe

exemplul din diagramă se observă că în cazul unui unghi de înclinare de 30° şi a unei abateri

de la direcţia Sud de 45°, care corespunde direcţiei SV, gradul de captare a radiaţiei solare

este de 95%. Ca o consecinţă a celor menţionate, se poate spune că orientarea captatorilor

solari faţă de orizontală şi faţă de Sud, nu este o problemă atât de sensibilă, cum ar putea să

pară la prima vedere. Mult mai importantă, din punct de vedere a capacităţii de captare a

energiei solare, este tehnologia utilizată pentru o construcţia colectorilor solari, deoarece în

mod inevitabil, conversia energiei solare în energie termică se realizează cu unele pierderi,

acestea fiind evidenţiate în figura 1.11.

Fig.1.11 Pierderi care apar la conversia energiei solare în energie termică

A-radiaţia solară ; B-radiaţia directă ; C-convecţie datorată vântului, ploilor, zăpezii

E-pierderi prin conducţie ; F-radiaţia suprafeţei absorbante ; G-radiaţia panoului din sticlă;

H-fluxul termic util ; K-radiaţia reflectată

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 19

Evoluţiile tehnologice ale colectorilor solari, de la captatorul plan reprezentat în

figură, până la cele mai moderne construcţii existente la ora actuală, au avut ca scop creşterea

capacităţii de absorbţie a radiaţiei solare şi reducerea într-o proporţie cât mai mare a

diverselor tipuri de pierderi.

1.6. Analiza constructiv-functională a sistemelor de captare

a energiei solare

Energia solară este energia radiantă produsă în Soare ca rezultat al reacţiilor de

fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ prin spaţiu în cuante de energie numite fotoni,

care interacţionează cu atmosfera şi suprafaţa Pământului. Intensitatea radiaţiei solare la

marginea exterioară a atmosferei, când Pământul se află la distanţa medie de Soare, este

numită constantă solară, a cărei valoare este de 1,37 · 106 ergs/sec/cm2 sau aproximativ 2

cal/min/cm2. Cu toate acestea, intensitatea nu este constantă; ea variază cu aproximativ 0,2

procente în 30 de ani. Intensitatea energiei solare la suprafaţa Pământului este mai mică decât

constanta solară, datorită absorbţiei şi difracţiei energiei solare, când fotonii interacţionează

cu atmosfera.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod

complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult,

cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o

absoarbe.

Fig.1.12 Radiatia solara pe suprafata globului

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 20

Absorbţia naturală a energiei solare are loc în atmosferă, în oceane şi în plante.

Interacţiunea dintre energia solară, oceane şi atmosferă, de exemplu, produce vânt, care de

secole a fost folosit pentru morile de vânt. Utilizările moderne ale energiei eoliene presupun

maşini puternice, uşoare, cu design aerodinamic, rezistente la orice condiţii meteo, care

ataşate la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei reţele

de distribuţie locală sau regională.

Aproximativ 30% din energia solară care ajunge la marginea atmosferei este

consumată în circuitul hidrologic, care produce ploi şi energia potenţială a apei din izvoarele

de munte şi râuri. Puterea produsă de aceste ape curgătoare când trec prin turbinele moderne

este numită energie hidroelectrică. Prin procesul de fotosinteză, energia solară contribuie la

creşterea biomasei, care poate fi folosită drept combustibil incluzând lemnul şi combustibilele

fosile ce s-au format din plantele de mult dispărute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot

fi, de asemenea, extrase din biomasă.

De asemenea, oceanele reprezintă o formă naturală de absorbţie a energiei. Ca rezultat

al absorbţiei energiei solare în oceane şi curenţi oceanici, temperatura variază cu câteva grade.

În anumite locuri, aceste variaţii verticale se apropie de 20°C pe o distanţă de câteva sute de

metri. Când mase mari de apă au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevăd că un

circuit de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatură

mai mare şi transferând o cantitate mai mică de energie celei cu temperatură mai mică.

Diferenţa între aceste două energii calorice se manifestă ca energie mecanică, putând fi legată

la un generator pentru a produce electricitate.

Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori

solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare.

Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În

procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi

este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată

direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele

fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor,

unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcţiune un sistem de conversie

a energiei electrice convenţionale.

Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescută

datorită transferului de căldură. Energia transferată fluidului purtător este numită eficienţă

colectoare instantanee. Panourile solare au în general una sau mai multe straturi transparente

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 21

pentru a minimaliza pierderile de căldură şi pentru a putea obţine o eficienţă cât mai mare. În

general, sunt capabile să încălzească lichidul colector până la 82°C cu un randament cuprins

între 40 şi 80%.

Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru încălzirea apei şi a locuinţelor.

Acestea înlocuiesc acoperişurile locuinţelor. În emisfera nordică, ele sunt orientate spre sud,

în timp ce în emisfera sudică sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate

panourile depinde de latitudinea la care se găseşte instalaţia respectivă. În general, pentru

dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt înclinate la un unghi egal cu latitudinea la care

se adună sau se scad 15° şi sunt orientate spre sud respectiv nord.

În plus, panourile solare folosite la încălzirea apei sau a locuinţelor prezintă pompe,

senzori de temperatură, controllere automate care activează pompele şi dispozitivul de stocare

a energiei. Aerul sau chiar un lichid pot fi utilizate ca fluide în sistemul de încălzire solară şi

un acumulator sau un rezervor cu apă, bine izolate, sunt folosite de obicei ca medii de stocare

a căldurii. În anexa 1 este prezentată schema simplificată a unei locuinţe care foloseşte pentru

încălzire sau răcire astfel de panouri solare.

1.7. Construcţia colectorilor solari

Pentru construcţia captatorilor solari, există mai multe tehnologii disponibile. Dintre

acestea, sunt prezentate în continuare următoarele variante: colectorii plani, colectorii cu

tuburi vidate şi colectorii cu tuburi termice.

Colectori plani.

Colectorii solari plani, reprezintă cea mai simplă soluţie tehnică de realizare a

colectorilor solari, o asemenea construcţie fiind prezentată în figura 1.13.

Fig. 1.13.Construcţia colectorilor solari plani

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 22

Agentul termic circulă prin serpentina din cupru, care este fixată nedemontabil, sub o

folie realizată tot dintr-un material bun conducător termic, acoperită cu un material

absorbant. Acest ansamblu, se montează într-o carcasă acoperită cu un panou de sticlă solară,

caracterizată prin conţinut scăzut de fier, pentru creşterea capacităţii de transfer a radiaţiei

termice. Rezistenţa mecanică a sticlei, trebuie să fie suficient de ridicată, pentru a face faţă

solicitărilor la care aceasta ar putea fi supusă în timpul exploatării, de exemplu căderilor de

grindină. Partea inferioară a carcasei panoului solar, este izolată termic, pentru reducerea

pierderilor prin convecţie, în mediul ambiant.

Avantajul acestui tip de colectori solari, este că prezintă un randament termic suficient

de ridicat, dacă radiaţia solară este intensă, în condiţiile unor costuri relativ reduse ale

investiţiei, are o durata de functionare de pana la 25 ani, zapada nu ramane pe colector, ajuta

la izolarea terminca atunci cand aceste tipuri de colectoare sunt integrate in acoperis.

Dezavantajul principal îl reprezintă pierderile prin convecţie relativ ridicate, la diferenţe mari

de temperatură între agentul termic şi mediul ambiant, si nu prezinta imunitate la vant.

Fig.1.14 Pierderile termice la colectoare solare plane

Fig.1.15 Componentele unui panou sau colector solar plane

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 23

Acest tip de colector solar este cel mai des utilizat in sistemele cu panouri solare

pentru incalzire.

Colectoare cu tuburi vidate.

Colectoarele cu tuburi datorita formei geometrice, reusesc sa primeasca razele solare mereu

perpendicular macar pe o axa, fapt care duce la un randament mare din constructie.

Fig.1.16 Pierderile termice la colectoarele cu tuburi vidate

Apa este stocată într-un rezervor cilindric orizontal, construit din metal şi izolat

termic, în care se montează tuburile vidate. Acestea sunt realizate cu pereţi dubli, din sticlă.

Intre pereţii din sticlă ai tuburilor se realizează vid (ca în termosuri), pentru a reduce

pierderile termice în mediul ambiant. Pereţii exteriori ai tuburilor de sticlă din interior, sunt

acoperite cu un strat din material absobant, pentru a capta cât mai eficient radiaţia solară. Apa

din rezervorul cilindric se va stratifica, în funcţie de densitate. Straturile cele mai calde vor fi

dispuse în partea superioară a cilindrului, iar cele mai reci, vor fi dispuse în partea inferioară a

acestuia. Apa rece, va curge prin tuburile vidate, se va încălzi datorită radiaţiei solare şi prin

efect de termosifon, datorită diferenţei de densitate, se va întoarce în rezervor, unde se va

ridica în partea superioară a acestuia, acumulându-se în vederea utilizării ulterioare.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 24

Fig.1.17 Schema de functionare a unui colector cu tuburi vidate

Avantajul unor asemnea sisteme este reprezentat de absorbţia directă a radiaţiei solare,

fără intermediul unui schimbător de căldură.

Dezavantajele sunt datorate faptului că apa circulă prin tuburile din sticlă, care este un

material relativ fragil, chiar dacă este vorba despre sticlă solară cu proprietăţi mecanice bune.

Astfel, circulaţia apei nu poate fi realizată sub presiune, datorită solicitărilor mecanice la care

ar fi supusă sticla. Un alt dezavantaj, este acela că umplerea cu apă a sistemului, trebuie

realizată încet şi treptat, pentru a nu se produce solicitări termice bruşte în tuburi.

Constructiv, colectoarele solare vidate se compun din urmatoarele elemente :

Fig.1.18 Elementele componente ale unui colector solar cu tuburi vidate

În figura 1.19 este prezentată o construcţie performantă de colector solar cu tuburi vidate, în

care circulaţia agentului termic este realizată printr-un schimbător de căldură coaxial din

cupru, în contact cu o suprafaţa metalică absorbantă.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 25

Fig. 1.19. Colector cu tuburi vidate şi schimbător de căldură coaxial

Această construcţie, combină avantajele tuburilor vidate, care asigură pierderi minime de

căldură în mediul ambiant (chiar la diferenţe mari de temperatură între acesta şi apa din

tuburi), cu avantajele circulaţiei agentului termic prin elemente metalice.

În figura 1.20, este prezentat un sistem flexibil de racordare a tuburilor vidate de tipul

prezentat anterior, la conductele de apă rece şi caldă.

Fig. 1.20 Sistem flexibil de racordare a tuburilor vidate la conductele de apă caldă şi rece

(www.viessmann.com)

În figura 1.21 sunt prezentate schema, respectiv construcţia unui colector cu tuburi

vidate, care în plus, permite înlocuirea individuală a unor tuburi, în cazul spargerii accidentale

a acestora.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 26

Fig. 1.21 Colector cu tuburi vidate, interschimbabile. (www.viessmann.com)

Avantajul acestor tipuri de colectoare cu tuburi vidate, este acela că în cazul

spargerii accidentale a unui tub, agentul termic din instalaţie nu se pierde, fenomen

care ar genera mari neplăceri, datorită volumului relativ mare de agent termic care ar putea

produce pagube, mai ales dacă ar intra în contact cu elementele constructive ale imobilului pe

care îl deserveşte.

Colectori cu tuburi termice

Principiul de funcţionare al acestor tipuri de colectori, este prezentat în figura 1.22.

Fig. 1.22 Principiul de funcţionare al colectorilor cu tuburi termice. (www.solarserver.de)

În interiorul unui tub de sticlă cu pereţi dubli, între care se realizează vid, pentru

diminuarea pierderilor termice în mediul ambiant, se montează un tub termic etanş, încărcat

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 27

cu o substanţă care vaporizează sub acţiunea radiaţiei solare. Vaporii astfel formaţi, se ridică

în partea superioară a tubului termic, denumită condensator, care se găseşte în contact termic

cu agentul termic din instalaţia solară. Acest agent, răceşte capătul superior al tubului termic

şi determină astfel condensarea vaporilor din tubul termic, astfel încăt capătul superior al

tubului termic, poartă denumirea de condensator. Căldura latentă de condensare a agentului

din tubul termic, contribuie la încălzirea agentului termic din instalaţia solară, care curge

prin conducta colectoare, în care se montează mai multe tuburi termice. Pentru a diminua

pierderile termice, conducta colectoare se izolează termic.

În figurile 1.22 şi 1.23, sunt prezentate schema, respectiv construcţia unui colector cu tuburi

termice. În ambele figuri, se pot observa condensatoarele tuburilor termice.

Fig.1.22 Schema unui colector cu tuburi termice . (www.viessmann.com)

Fig.1.23 Colector cu tuburi termice. (www.viessmann.com)

Tuburile termice sunt interschimbabile, deci păstrează toate avantajele tuburilor

vidate.

Avantajul acestor tipuri de colectori, este reprezentat de randamentul termic cel mai

ridicat, în condiţii caracterizate prin radiaţie solară nu foarte intensă, ceea ce recomandă

utilizarea acestor echipamente în zone cu intensitate moderată a radiaţiei solare.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 28

Dezavantajul acestor colectori, este reprezentat de costul ridicat şi de necesitatea

asigurării unui contact termic foarte bun între condensator şi agentul termic din conducta

colectoare a instalaţiei solare.

1.8. Randamentul colectorilor solari

Randamentul colectorilor solari η, reprezintă eficienţa cu care este transformată în

căldură radiaţia solară şi poate fi calculat cu relaţia:

(1)

unde:

- densitatea fluxului de căldură utilă, acumulată în agentul termic din colectori;

- este densitatea fluxului radiaţiei solare globale.

O variantă simplificată de calcul a randamentului colectorilor solari, permite utilizarea

relaţiei:

(2)

unde

- este densitatea fluxului termic produs pe suprafaţa absorbantă, sau fracţia din

densitatea fluxului radiaţiei solare globale Ig, care pe suprafaţa absorbantă, se transform

efectiv în căldură transmisă agentului termic din colectorul solar;

- este densitatea fluxului termic pierdut în mediul ambiant, de la agentul termic.

Raportul dintre q0 şi Ig, reprezintă o mărime caracteristică importantă a colectorilor solari,

denumită randament optic şi notată η0:

(3)

Utilizând această notaţie, randamentul colectorilor solari se poate calcula cu relaţia:

(4)

Densitatea fluxului termic q0 produs de colectorul solar, depinde atât de proprietăţile

sticlei colectorului solar, cât şi de proprietăţile materialului care acoperă suprafaţa absorbantă.

Randamentul optic poate fi determinat în funcţie de cele două proprietăţi de material,

menţionate anterior, cu ajutorul relaţiei:

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 29

(5)

unde:

- τ este factorul de transmisie, al materialului care asigură rezistenţa mecanică a colectorului

solar (de regulă sticlă), având valorile prezentate în tabelul 3, pentru câteva material uzuale;

- α este factorul de absorbţie al materialului absorbant.

Tabelul .1.3 Valori ale factorului de transmisie

Procesul de absorbţie a radiaţei solare pe suprafaţa absorbantă a colectorilor solari,

este caracterizat de coeficientul de absorbţie al materialului absorbant. Astfel emailul negru

pentru metale, are un coeficient de absorbţie α=0,9 ceea ce înseamnă că 90% din radiaţia

solară care ajunge pe acest material, este transformată în căldură. În mod normal, materialele

absorbante utilizate în construcţia colectorilor solari, asigură valori ale coeficientului de

absorbţie, în intervalul α=0,85…0,98.

Observaţie: Sticla utilizată la construcţia captatorilor solari, pe lângă valori ridicate ale

factorului de transfer, datorat conţinutului redus de fier din compoziţie, este caracterizată şi

printr-o rezistenţă mecanică foarte mare. Astfel numeroşi producători de colectori solari,

testează rezistenţa mecanică a acestora cu ajutorul unor bile de oţel, având diametrul de cca. 1

inch (1inch≈2,54cm). Aceste bile sunt lăsate să cadă pe colectorii solari, în timpul testelor, de

la o înălţime de cca. 1m. Având în vedere că majoritatea colectorilor solari trec asemenea

teste de rezistenţă mecanică, există un grad ridicat de probabilitate, ca ele să reziste în condiţii

foarte bune la cele mai grele condiţii care ar putea să apară în timpul exploatării, din punct de

vedere al solicitărilor mecanice, şi anume la grindină cu bucăţi mari de gheaţă. Cu toate

acestea, producătorii recomandă clienţilor să încheie poliţe de asigurare care să acopere

integral valoarea colectorilor solari. Revenind la calculul randamentului colectorilor solari,

densitatea fluxului termic pierdut în mediul ambiant qp, se poate determina cu o relaţie de

tipul:

(6)

unde :

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 30

- este coeficientul global de transfer termic între colector şi mediul ambiant.

Valorile uzuale ale coeficientului global de transfer tremic sunt de

- ∆t este diferenţa dintre temperatura medie a colectorului (care poate fi considerată

temperatura medie a agentului termic) şi temperatura mediul ambiant.

Înlocuind în relaţia prezentată anterior pentru calculul randamentului colectorilor, se obţine:

(7)

Considerând că materialul din care sunt realizaţi colectorii solari este sticla solară, cu

o valoare medie a factorului de transmisie τ=0,84, între valoarea de 0,87 corespunzătoare

radiaţiei directe şi cea de 0,8 corespunzătoare radiaţiei difuze (conform tabelului 4) şi

considerând că materialul absorbant este de cea mai bună calitate, având un coeficient de

absorbţie α=0,98, pentru randamentul optic, se obţine valoarea η0 = τ · α = 0,84 · 0,98 = 0,82.

Considerând o valoare medie şi pentru coeficientul global de transfer termic k=3W/m2K, cu

ajutorul relaţiei prezentate anterior, se pot determina prin calcul, curbe de variaţie a

randamentului colectorilor solari în funcţie de diferenţa de temperatură ∆t pentru diferite

valori ale densităţii fluxului radiaţiei solare globale Ig. Asemenea curbe sunt prezentate în

figura 1.24.

Fig.1.24 Variaţia randamentului colectorilor solari calculata considerând o dependenţă liniara de diferenţa de

temperatură

Curbele de variaţie a randamentului colectorilor solari, de tipul celor prezentate în

figura 1.24, considerând o variaţie liniară a randamentului, cu diferenţa de temperatură, sunt

obţinute aşa cum s-a arătat deja, prin utilizarea unei relaţii de calcul simplificate dar intuitive.

Această relaţie, ca şi curbele trasate cu ajutorul ei, sunt valabile numai pentru diferenţe de

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 31

temperatură relativ reduse şi numai pentru colectori plani. O variantă corectată de calcul a

randamentului colectorilor solari, recomandată în numeroase lucrări de specialitate publicate

în străinătate, se poate aplica atât pentru colectori plani cât şi pentru colectori având

construcţii mai performante (de exemplu colectori cu tuburi vidate sau cu tuburi termice).

Relaţia de calcul corectată este:

(8)

unde:

- η0 este randamentul optic, ce ţine seama de eficienţa cu care este absorbită energia radiaţiei

solare;

- sunt factori de corecţie caracteristici pierderilor termice;

- ∆t este diferenţa dintre temperatura medie a agentului termic din colector şi temperature

mediului ambiant;

Factorii de corecţie k1 şi k2 caracteristici pierderilor termice care se manifestă în

colectorii solari, datorită diferenţei de temperatură dintre agentul termic încălzit de radiaţia

solară şi mediul ambiant, depind de construcţia colectorilor. În tabelul 5, sunt prezentate

valorile randamentelor optice şi ale coeficienţilor de corecţie k1 şi k2, pentru câteva tipuri de

colectori solari produşi în Germania. Analizând valorile din acest tabel, se observă că deşi

colectorii plani au cele mai bune randamente optice, acestea prezintă şi cele mai ridicate

valori ale pierderilor termice.

Tab. 1.4 Valori ale randamentului optic şi ale factorilor de corecţie, pentru diferite tipuri de colectori

În figura 1.25 sunt prezentate câteva curbe de variaţie a randamentului unor colectori

solari, calculate considerând valori ale randamentului optic şi ale coeficienţilor de corecţie,

prezentate în tabelul 5 şi valoarea

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 32

Fig.1.25 Variaţia calculată a randamentului în funcţie de diferenţa de temperatură, pentru câteva tipuri de

colectori solari Ig=1000W/mp

În figura 1.26 sunt prezentate câteva curbe de variaţie a randamentului, pentru câteva tipuri de

colectori solari, produşi de firma Viessmann (Germania).

Fig.1.26 Variaţia randamentului în funcţie de diferenţă de temperatură, pentru câteva tipuri de colectori solari ;

A-colectori plani ; B-colectori cu tuburi vidate ; C-colectori cu tuburi vidate amplasate vertical ; D-colectori cu

tuburi termice

Efectuând o analiză comparativă a curbelor de variaţie a randamentului colectorilor

solari, se observă că alura curbelor calculate considerând dependenţa de gradul doi a

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 33

randamentului colectorilor în funcţie de diferenţa de temperatură, este aceeaşi cu alura

curbelor determinate experimental, ceea ce indică faptul că această formă a relaţiei de calcul a

randamentului colectorilor, este mult mai corectă decât cea considerând o variaţie liniară a

randamentului cu diferenţa de temperatură. Totuşi valorile randamentelor determinate

experimental sunt ceva mai reduse decât cele calculate, ceea ce sugerează că valorile

determinate experimental, au fost măsurate pentru valori mai reduse ale densităţii fluxului

radiaţiei solare globale Ig. Această ipoteză este confirmată de faptul că pentru valoarea

Ig=750W/m2, curbele calculate se suprapun mult mai bine peste cele determinate

experimental, aşa cum se observă în figura 1.26.

Fig.1.27 Variaţia calculată a randamentului în funcţie de diferenţa de temperatură, pentru câteva tipuri de

colectori solari: Ig=750/mp

Pentru trasarea curbelor din figurile 1.25 şi 1.27, valorile randamentelor fiecărui colector în

parte, au fost determinate utilizând pentru coeficienţii care intervin în relaţia de calcul,

valorile furnizate de firma Viessmann, producătoarea colectorilor solari pentru care au fost

ridicate si curbele experimentale prezentate în figura 1.26. Valorile randamentelor termice

pentru colectori montaţi vertical nu au fost calculate, deci nici nu au fost comparate cu

valorile determinate experimental.

1.9. Centrale solare

O centrală solară este o centrală electrică funcţionând pe baza energiei termice

rezultată din absorbţia energiei radiaţiei solare. Centralele solare termice, în funcţie de modul

de construcţie pot atinge randamente mai mari la costuri de investiţii mai reduse decât

instalaţiile pe bază de panouri solare fotovoltaice, necesită în schimb cheltuieli de întreţinere

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 34

mai mari şi sunt realizabile doar pentru puteri instalate depăşind un anumit prag minim.

Totodatată sunt exploatabile economic doar în zone cu foarte multe zile însorite pe an.

Pentru utilizarea energiei conţinute în radiaţia solară în scopul producerii de energie electrică

s-au conceput mai multe metode. Tehnologiiile rezultate se impart în două mari grupe în

funcţie de utilizarea energiei radiaţiei concentrate într-un spaţiu restrâns, sau utilizare fără

concentrare.

1.9.1 Centrale solare termice cu concentrarea radiaţiei solare directe.

Centrale de tip „Concentrating Solar Power (CSP)“

Fig.1.28 Ilustraţie ce prezintă prin mărimea pătratelor roşii suprafaţa deşertică ce ar fi suficientă pentru

acoperirea necesarului de energie: Globală, a Europei, a Germaniei.

Aceste centrale utilizează oglinzi concave pentru a concentra razele solare pe suprafaţa

absorbantă. Oglinda sau suprafaţa absorbantă îşi vor modifica orientarea în funcţie de poziţia

soarelui. Centralele solare cu jgheaburi parabolice colectează energia cu oglinzi distribuite pe

suprafeţe mari ce concentrează radiaţia pe suprafeţe absorbante situate în centrul focal al

fiecărei oglinzi, pe când cele cu turn, toate oglinzile au acelaşi punct focal situat în turn. În

diverse studii realizate spre exemplu la Deutsches Zentrum für Luft- si Raumfahrt|Deutschen

Zentrums für Luft- si Raumfahrt (DLR) şi Trans-Mediterranean Renewable Energy

Cooperation (TREC) se previzionează un potenţial însemnat în aceste modalităţi de obţinere

economică a energiei în zonele deşertice din Africa de Nord şi Orientul Mijlociu precum şi în

transportul cu pierderi reduse spre Europa. Sistemele de generare de abur se pot compatibiliza

cu cele solare pentru compensare reciprocă şi economisirea în acest mod a combustibililor

convenţionali din termocentrale. În centrale solare independente, oscilaţiile datorate

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 35

condiţiilor atmosferice pot fi compensate cu ajutorul unor rezervore de înmagazinare a

căldurii, sau utilizând purtători de energie alternativă.

Centrale solare cu câmpuri de colectoare

Câmpul de colectoare ale centralei este compus din mai multe jgheburi parabolice sau

colectoare Fresnel legate în paralel şi numite concentratoare liniare. Construirea de câmpuri

de colectoare paraboloide este deasemenea posibilă, dar vizavi de concentratoarele liniare

sunt foarte costisitoare. În ceea ce priveşte instalaţiile cu jgheburi parabolice acestea sunt deja

în exploatare comercială.

În câmpul de colectoare se produce încălzirea unui agent termic care poate fi ulei

mineral sau abur supraîncălzit. La instalaţiile cu ulei se poate atinge o temperatură de până la

390°C care într-un schimbător de căldură va genera aburi. Dacă agentul termic este

abur(instalaţii de tip DISS = Direct Solar Steam), atunci nu este nevoie de schimbător de

căldură, aburul fiind generat direct în conductele de absorbţie. În acest caz este posibilă

atingerea de temperatri de peste 500°C. Aburul astfel generat este colectat şi alimentează o

turbină cu aburi la care este cuplat un generator de energie electrică.

Avantajul acestui tip de centrale constă în faptul că utilizează în parte tehnologie

convenţională disponibilă.

Centrale solare cu jgheaburi parabolice

Fig.1.29 Colectoarele cu jgheaburi parabolice la Kramer Junction in California

Colectoarele cu jgheaburi parabolice sunt constituite din oglinzi lungi curbate

transversal pe un profil de parabolă concentrând fluxul radiaţiei solare pe un tub absorbant

situat în linia focală. Lungimea acestui tip de colectoare este cuprinsă în funcţie de tip între 20

şi 150m. Tubul absorbant este constituit dintr-o ţeavă de metal acoperită în exterior cu un strat

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 36

absorbant şi prin care curge agentul termic şi care este în interiorul unui alt tub, de astă dată

de sticlă de borosilicat rezistent la acţiuni mecanice şi chimice fiind acoperit de un strat

antireflectorizant. Între cele două tuburi este creat vid pentru a reduce pierderile prin

convecţie. Energia radiaţiei solare este transformată în energie calorică şi cedată agentului

termic. Oglinzile parabolice sunt aşezate de regulă în rânduri una după alta pe direcţia N-S.

Având un singur grad de libertate, rotaţia în jurul axei focale.

Deja în anul 1912 s-a utilizat colectoare cu jgheaburi parabolice de către firma

Shumann und Boys pentru generarea de aburi necesari acţionării unei pompe de 45kW în

Meadi/Egipt. Colectoarele aveau o lungime de 62m şi acopereau o suprafaţă de 1200m²

Între 1977 şi 1982 au fost puse în funcţiune în SUA instalaţii pilot utilizând colectoare cu

jgheaburi parabolice.

În 1981 a fost pusă în funcţiune o instalaţie pilot de producere energie electrică de

500kW la European Test Centre for Solar Energy Applications din Plataforma Solar de

Almería situat la marginea deşertului desierto de Tabernas

Exploatarea comercială a acestui tip de centrale a început în anul 1984 în SUA în deşertul

Mojave din California. Cele 9 centrale SEGS' = Solar Electricity Generation System au o

putere instalată totală de 354 MW. În colectoarele cu jgheaburi parabolice cu o lăţime de 6m

şi o lungime de până la 180m se poate atinge o temperatură de 400°C. Randamentul centralei

este de 14% şi asigură energia necesară pentru cca 200000 locuinţe. În luna iunie 2007 s-a dat

în funcţiune centrala Nevada Solar One de lângă Boulder City/Nevada cu o putere instalată de

64MW cu posibilitatea de extensie până la 200MW. Energia temică este produsă de 19.300

oglinzi de 4m lungime înzestrate cu conducte absorbante (PTR70 Receiver) livrate de către

firma SCHOTT AG. Se prevede construirea de centrale similare în Maroc, Algeria, Mexic şi

Egipt.

Din anul 2006 se află în stadiu de construcţie centrala Andasol 1 de 50MW, în prezent

cea mai mare din Europa, proiectată de firma Solar Millennium.

Instalaţii solare de tip Fresnel

O dezvoltare a tehnologiei cu jgheaburi parabolice o reprezintă aşa numitele

colectoare cu oglinzi Fresnel. În acest caz în locul unei oglinzi parabolice se utilizează mai

multe fâşii de oglinzi plane situate toate la nivelul solului şi care se pot roti în jurul azei

longitudinale pentru a putea fi orientate câte una astfel ca să relecte radiaţia solară în direcţia

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 37

tubului absorbant, în spatele căruia se află o altă oglidă liniară cu rol de concentrare a

fascicolelor primite de la oglinzi într-o linie cât mai subţire. Acest concept este în faza de

testare.

Acest mod de construcţie îmbină principiul de funcţionare al colectoarelor cu

jgheaburi parabolice cu cu cel al centralelor cu turn, dar renunţând atât la oglinzile curbate cât

şi la dispozitivele de orientare cu mai multe grade de libertate rămânând doar construcţia

modulară. Utilizând oglinzi plate uşor de construit se scontează pe un preţ scăzut. Utilizarea

conductei absorbante este necesară în continuare. Rezultă posibilitatea utilizării de conducte

mai lungi , fără coturi, ceea ce reduce pierderile datorită rezistenţei hidraulice, în schimb apar

pierderi de radiaţie solară datorită umbririi reciproce a oglinzilor.

Din anul 2004 o astfel de instalaţie este testată pe lângă o centrele termică pe bază de

cărbune din Australia de către Universitatea din New South Wales şi Sydney. După terminare

instalaţia va produce cca 15 MWth energie pentru încălzirea apei de alimentare a centralei din

Lidell/Hunter Valley şi va contribui la economisirea de combustibil. Un modul format din 12

oglinzi acoperă o suprafaţă de cca 1350m² şi concentrează radiaţia solară pe o conductă

absorbantă aflată la o distanţă de 10m deasupra lor. Se produce abur în mod direct la o

temperatură de 285°C.

Centrale cu turn solar

În cazul centralelor cu turn solar este vorba de obicei de centrale pe bază de aburi generaţi cu

ajutorul energiei solare. Focarul (camera de combustie) încălzit până acum cu păcură, gaz

natural sau cărbune, este înlocuit de un focar solar aşezat în vârful unui turn. Radiaţia solară, a

sute, chiar mii de oglinzi cu orientare automată după poziţia soarelui este reflectată către o

suprafaţă absorbantă centrală numită receiver. Datorită puternicei concentrări de radiaţie, în

turn apar temperaturi de ordinul a mii de grade. Temperatura exploatabilă raţional este în jur

de 1300°C. Nivelele de emperaturi şi prin acestea, randamentul termic posibil de atins, sunt

mult mai mari decât la centralele solare cu câmpuri de colectoare. Agentul termic utilizat este

nitraţi fluizi, aburi sau aer cald. Acest principiu este utilizat de fapt şi la cuptorul de topire

solar din Odeillo.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 38

Fig.1.29 Cuptorul solar de la Odeillo

În acest mod se pot genera temperaturi cu valori adapate necesităţilor proceselor

tehnologice, sau ceerinţelor accelerării proceselor chimice. De regulă însă, căldura generată

este utilizată totuşi prim intermediul unei turbine de gaz sau de aburi la generarea de curent

electric. În receiver agentul termic este încălzit pînă la 1000°C, şi în final utilizat la generarea

de aburi. Curentul electric generat este livrat în reţea. Centralele cu turn solar este deci o altă

modalitate îndeajuns de pusă la punct pentru a putea genera – cu sprijinul programelor de

încurajare – energie electrică la preţ competitiv. Cea mai mare instalaţie de acest tip existentă

la ora actuală sunt „Solar Two“ de 10MW, având o temperatură de lucru de 290-570°C în

California şi instalaţiile de cercetare din Almeria/Spania.

Fig.1.30 Centrala pilot Solar Two

În iulie 2006 s-a început construcţia unei centrale termice experimentale de 1,5MW în

Jülich/NRW cu termen de predare anul 2008. Variaţiile intensităţii radiaţiei solare vor fi

compensate cu ajutorul unui tip nou de instalaţie de înmagazinare. Prin aceasta generarea de

energie electrică se poate regal independent de intensitatea de radiaţie solară, în funcţie de

cererea de consum. În viitor acest tip de centrală, în lipsa radiaţiei solare va putea fi acţionată

utilizînd biomasă. Pe termen lung se prevede posibilitatea generării de hidrogen cu acest tip

de tehnologie. La Sanlucar la Mayor, 25 km de Sevilia se construieşte un parc solar care la

terminare în 2013 va produce 300MW energie electrică prin utilizarea a diferite tehnologii. La

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 39

sfârşitul lunii martie 2007 s-a conectat la reţea prima centrală - PS10 – construită între 1 iulie

2001 şi 31 decembrie 2005 având o putere instalată de 11MW şi o producţie anuală de

23GWh. Cheltuielile cu investiţii s-au cifrat la 35 milioane € cu o contribuţie de 5 milioane €

din fonduri din programele de cercetare ale EU. În faza următoare se va construi o centrală cu

turn solar de 20MW (PS20) apoi o instalaţie de 20MW (AZ20) urmată de alte 5 centrale a

câte 50MW.

Centrale cu oglinzi parabolice

Fig.1.31 Oglinda parabolică şi motor Stirling (Spania). 10kW

Oglinzile parabolice sunt construite cu două grade de libertate putând urmări poziţia

soarelui pe cer. Ele sunt montate pe un stativ şi concentrează razele solare într-un punct focal

propriu fiecărei oglinzi unde este montat un receptor de energie termică. Acest mod de

construcţie este foarte compact. Oglinzile sunt fabricate cu un diametru cuprins între 3 şi 25m

rezulând o putere instalată de până la 50kW pe modul. La instalaţiile de acest tip receptorul

este conectat la un motor Stirling care transformă energia termică direct în emergie mecanică

putând acţiona un generator electric. Aceste instalaţii ating un randament înalt în

transformarea energiei solare în energie electrică (peste 30%). Modularitatea acestor instalaţii

permite atât utilizarea lor în locuri izolate sau independente cât şi conectarea mai multora în

formând o centrală virtuală în cadrul generării distribuite a energiei electrice. O soluţie mai

rară o constituie parcurile(fermele) de oglinzi parabolice. În punctual focal comun tuturor

oglinzilor se află o suprafaţă absorbantă cu ajutorul căreia este încălzit un agent termic utilizat

în continuare pentru generare de aburi. Conectarea în grup a mai multor oglinzi parabolice

constituie o abordare mai puţin economică decât centralele cu jgheaburi parabolice sau cele cu

turn solar.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 40

1.9.2 Centrale solare termice fără concentrarea radiaţiei solare

Aceste centrale solare nu dispun de refletoare orientate, utilizând totuşi întreaga

energie conţinută în radiaţia solară atât cea directă cât şi cea difuză.

La centralele cu iaz solar rolul colectorului şi stratului absorbant este preluat de

straturile de apă sărată cu diferite concentraţii pe când la centralele termice solare acest rol

revine unui acoperiş de mari dimensiuni ce produce un efect de seră.

Centrale cu iaz solar

La acest tip de centrale în iazuri cu apă sărată puţin adânci se creează în mod natural o

combinaţie de colector solar şi acumulator de energie. Fenomenul a fost observat pentru

prima dată la începutul secolului XX la lacurile sărate din Transilvania. Apa de la bază este

mult mai sărată şi astfel mai densă decât cea de la suprafaţă. Prin absorbţia energiei conţinute

în razele solare de către stratul mai sărat de la bază, acesta se încălzeşte până la o temperatură

de 85-90°C. Între stratul de la suprafaţă şi cel din adânc există un strat de gradient cu

concentraţie variabilă ce nu permite ridicarea apei încălzite cu concentraţie salină mai mare,

rezultă că nu există convecţie, ca urmare căldura rămâne înmagazinată în stratul de jos.

Căldura înmagazinată poate fi utilizată printre altele pentru acţionarea unei turbine cuplate cu

un generator de energie electrică. Deoarece temperaturile atinse sunt totuşi destul de mici, este

nevoie de utilizarea unui agent termic cu temperatură de fierbere mai mică decît cea a apei.

Transformarea energiei calorice în energie electrică se va putea realiza astfel cu ajutorul aşa

numitelor centrale Organic Rankine Cycle (ORC) funcţionând pe bază de amoniac, sau un

compus asemănător freonului. Deoarece diferenţa de temperatură atinge doar o valoare de

cca. 60 K randamentul acestui tip de centrală este mic – din considerente termodinamice,

teoretic maxim 15 %, practic 1 %. Totuşi acest tip de centrală prezintă interes mai ales pentru

ţările în curs de dezvoltare, unde cu investiţii mici se pot utiliza resursele naturale, radiaţia

solară din belşug şi suprafeţe aride neconstruite.

Centrale termice solare cu vânt ascensional

Centralele termice solare utilizează aşa numitul efect de coş, la care aerul cald datorită

densităţii mici se ridică. Din punct de vedere constructiv, rolul colectorului solar îl are o

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 41

suprafaţă de ordinul hectarelor prevăzută cu acoperiş transparent, sub care aerul şi solul se

încălzesc sub efectul de seră. Aerul cald se mişcă spre centrul construcţiei unde se află un coş

prin care se ridică în sus. Vântul ascensional astfel creat acţionează mai multe turbine cuplate

cu generatoare de energie electrică. Cu toate că din punct de vedere tehnic realizarea este

destul de simplă, dezavantajul constă în randamentul scăzut de cca. 1 % în cel mai bun caz.

Pentru a obţine o putere comparabilă cu cea a unei centrale pe bază de cărbune este nevoie ca

întreaga construcţie să acopere o suprafaţă de mai mult de 100 km2 şi să se construiască un

coş cu înălţimea de 1000 m sau mai mult.

O instalaţie pilot a fost construită în anii 1980 în Manzanares/Spania având un un

diametru de 244 m şi un turn înalt de 194 m şi lat de 10 m rezultând o putere de 50 kW

Actualmente se află în studiu un proiect de astfel de instalaţie în Windhoek/Namibia.

Suprafaţa acoperită ar fi de 38 km2 şi turnul înalt de 1500m. Puterea instalată ar atinge

400 MW. Pentru a mări eficienţa economică, suprafaţa acoperită ar fi utilizată în parte pentru

desalinizarea apei şi în rest pentru producţie agricolă cu suprafaţă irigată.

O dezvoltare a acestei idei este crearea de vârtejuri de aer artificiale alimentate de energia

reziduală a unor centrale convenţionale, mărind eficienţa acestora.

Centrale termice solare cu vânt descendent

Acest tip de centrale există doar în stare de concept. Constau dintr-un turn înalt

(1000 m) în vârful căruia se extrage energie termică din aerul înconjurător prin pulverizare de

apă. Datorită răcirii în urma evaporării, şi a greutăţii apei aerul se va mişca de sus în jos,

acţionând turbinele situate la baza turnului. Acest tip de centrală este concepută pentru zonele

cu climă caldă şi uscată şi cu mari rezerve de apă.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 42

Capitolul 2. Calculul, dimensionarea si alegerea

echipamentelor

2.1 Schema si functionarea unei instalatii solare pentru preparat apa

calda menajera de consum

Elementele principale ale unei instalaţii solare de preparat apă caldă sunt, in general,

captatoarele solare (CS), schimbatoarele de caldură cu acumulare – boilere (B),

schimbatoarele de caldură fara acumulare (SCH), rezervoarele de acumulare (RA) şi sursa

auxiliară de adaus (SA). De asemenea, în afara captatorului solar, elementul comun tuturor

schemelor, cu excepţia celei mai simple variante (varianta sistemului cu termosifon), il

constituie instalaţia de automatizare, care are rolul de a asigura buna funcţionare a instalaţiilor

atat in perioada insorita, cat si in perioada fara soare. Instalatia de automatizare poate fi

auxiliară şi unui sistem termosifon dacă este cerută prezenţa ei de către complexitatea

sistemului, de către debitele din instalaţie şi regimul de functionare.

În principal sunt folosite două tipuri de instalaţii care se clasifica după tipul circulaţiei

agenţilor termici, şi anume:

cu circulatie simplă (termosifon) – caz în care circulaţia agentului termic prin

instalaţia captatorului se realizează natural, având la baza diferenţa de densitate dintre

apa rece si cea caldă. Acest tip este folosit pentru debite mici de apă caldă;

cu circulaţie fortaţă – caz in care circuitul este prevăzut cu una sau mai multe pompe.

Acest tip este folosit atunci cand debitele de apa calda sunt însemnate şi nu se poate

realiza o circulaţie naturală.

Schema cea mai simplă se compune din suprafaţa de captare (CS) şi un boiler (B).

Odată cu creşterea capacităţii staţiei, instalaţiile sunt mai complexe, apărând în circuitul

captator – consumator pe langă schimbatoarele de caldură cu acumulare (B) sau fără

acumulare (SCH), o sursă de adaos (SA), montată fie în serie fie în paralel, precum şi

rezervoarele de acumulare a apei calde (AC).

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 43

Figura 2.1. Exemple de scheme de instalatii solare

Primul caz este cel mai simplu exemplu de instalaţie compusă dintr-un panou solar, un

boiler şi un consumator. Următoarelor două scheme le sunt adăugate o sursă de adaos şi

automatizări pe partea boilerului şi a sursei de adaos. În ultimul tip de instalaţie boilerul este

înlocuit de un schimbator de caldură fără acumulare dar din cauza acestei înlocuiri apare un

rezervor de acumulare a apei calde.

Fig 2.2 Instalaţie de preparat apă caldă menajera cu ajutorul panourilor solare

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 44

Instalaţia funcţionează astfel: energia solară este transmisa apei din captator care pe

masură ce se încălzeşte este dirijată spre serpentina din boiler, unde cedează căldură, se

răceşte, după care se întoarce la captator pentru reincălzire şi reluarea circuitului. Circulaţia

apei între captator şi schimbatoare este asigurată de presiunea termica :

)( crhgH (9)

unde : ρr si ρc sunt densităţile apei reci şi calde,

: h distanţa pe verticală între captator şi serpentina din boiler.

Admisia apei reci în boiler, precum şi dirijarea apei calde la consumator este asigurată

de presiunea existentă în reteaua de apă rece.

Într-un ciclu de 24 de ore instalaţia poate astfel:

În prima jumătate a zilei, apa din circuitul primar se încălzeste şi este acumulată în

schimbătorul de căldură, iar distribuţia apei calde din circuitul secundar la consumator

se face prin introducerea de apă rece pe la partea inferioară a serpentinei şi iesirea de

apă caldă pe la partea superioară.

În a doua jumătate a zilei, apă din circuitul primar continuă acelaşi traseu (captatoare-

schimbator si retur), iar distribuţia apei calde la consumator se face prin introducerea

de apă rece pe la partea inferioară a serpentinei si ieşirea apei calde la partea mediană

a serpentinei. Apa din jumatatea superioară a schimbătorului rămâne caldă şi se

menţine astfel stratificată până a doua zi.

În primele ore ale dimineţii (până la intrarea în regim normal de lucru a instalaţiei), se

poate consuma apa caldă acumulată din zona superioară, prin racordarea serpentinei

schimbatorului la cele două capete extreme (partea inferioară şi superioară)

2.2 Calculul necesarului de apă caldă menajeră

Datele necesare care se presupun cunoscute si care vor fi necesare calculelor se vor

introduce în momentul în care vor fi necesare (ex. numărul de persoane din apartament,

bateriile alimentate cu apa caldă etc.).

S-a considerat că de la instalatia solara de incalzire a apei se vor alimenta 6

consumatori :

Chiuvetă

un duş flexibil

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 45

un lavoar bucătărie

maşina de spălat

prepararea hranei pentru 20 de porci

încălzirea centrală a locuinţei pe timp de iarnă

Metoda de calcul

Am presupus ca avem de alimentat următorii consumatori:

chiuveta baie

un duş flexibil

un lavoar bucătărie

maşina de spălat

prepararea hranei pentru 20 de porci

încălzirea centrală a locuinţei pe timp de iarnă

Pentru fiecare din aceşti consumatori am ales un timp zilnic de funcţionare.

Astfel, am considerat ca duşul va fi folosit de o persoană timp de 8 minute pe zi, chiuveta

timp de 20 de minute pe zi, lavoarul timp de 10 minute pe zi iar maşina de spălat o dată la 2

zile.

Pentru fiecare baterie am ales un consum mediu de apă caldă. Astfel, am considerat că

duşul va consuma 6 litri pe minut, chiuveta 5 litri pe minut, lavoarul 3 litri pe minut iar

maşina de spalat va consuma la o spălare 50 litri de apă caldă (ceea ce inseamna ca va

consuma 25 litri pe zi), pentru prepararea hranei la porcine se va folosi 5 litri de apă caldă pe

cap de porc pe zi. S-a mai considerat ca in casă locuiesc 3 persoane.

Aceste date au fost trecute în tabel. Deoarece consumul de apă nu este continuu, iar

timpii în care se consumă apa caldă (pe durata unei intregi zile) însumează aproximativ o ora

s-a aproximat consumul total în litri pe oră egal cu consumul total în litri pe zi.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 46

Tab.2.1 Consumatorii de apă caldă menajeră

Dus Chiuvetă Lavoar Masină de

spălat+apa

hrană

porcine

Total

Timp de folosire pentru o persoana

[min/zi]

8 20 10

25+100

[l/zi]

38

Consumul unei persoane [l/min] 6 5 3 14

Consumul zilnic al unei persoane

[l/zi]

48 100 30 178

Consumul zilnic a trei persoane

(consum total) [l/zi]

144 300 90 634

Consumul zilnic al unei persoane se calculează înmulţind consumul unei persoane

[l/min] cu timpul de folosire pentru o persoană [min/zi] iar consumul zilnic a trei persoane

(consum total) [l/zi] se obţine înmulţind consumul zilnic al unei persoane [l/zi] cu numărul

membrilor familiei (în acest caz 3).

Timpul total în care vor funcţiona toate bateriile va fi egal aproximativ egal cu

(8+20+10 minute/zi) sau 2280 secunde. Astfel, debitul de calcul qc va fi egal cu:

[l/s] (10)

2.3 Calculul necesarului de căldură

Pentru a putea dimensiona instalaţia şi a putea alege panourile solare va trebui să

cunoaştem cantitatea de caldură pe care apa va trebui să o absoarbă pentru a se încălzi. Pentru

aceasta considerăm temperatura apei reci de tr=15°C. Apa caldă menajeră pe care dorim să o

obţinem va avea temperatura tc=45°C.

Panoul solar va trebui să ridice temperatura apei cu Δt=45-15=30°C. Pentru aceasta va

fi nevoie de o cantitate de caldură egală cu:

tcmQ p ..

(11)

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 47

unde:

.

m – debitul masic de apă rece ce trebuie incălzită în timpul unei zile;

cp – căldura specifică a apei la o temperatură medie °C , care este

gradkg

Kj

179.4

.

Debitul masic de apă se calculează cu formula (12), unde densitatea apei este

pentru apă la o temperatură medie de 30°C. Debitul volumic a fost calculat mai sus şi este

0.27 l/s. Transformându-l in m3/s vom obţine debitul volumic ca fiind egal cu 0.00027 m3/s.

[kg/s] (12)

Înlocuind in relatia (11) vom obţine necesarul termic:

[kW] (13)

Această caldură este caldura necesară pentru a încălzi toată apa care va fi consumată

într-o zi (qc calculat în paragraful precedent). Deoarece consumul de apă caldă nu este

continuu se poate aprecia Q ca fiind măsurat în kW/h.

2.4 Dimensionarea şi alegerea panourilor solare

Se presupune că un panou solar de 1 mp produce un flux de caldură de 2kW/zi. Astfel,

pentru necesarul termic de 33.5 kW vom avea nevoie de o suprafaţă a panourilor de

33/2=16.5 mp.

Alegând tipul de panou solar ACV tip KAPLAN s2.7 de la firma ACV (oferta de

panouri solare pe www.technova.ro) cu o suprafată brută de 2.91 mp şi o suprafaţă netă de 2.7

mp, va rezulta un numar de 16.5/2.7=6 panouri pentru această instalaţie.

2.5 Dimensionarea şi alegerea boilerului

Pentru alegerea boilerului se va ţine seama de necesarul termic şi de puterea

serpentinei iar volumul acestuia se va determina cu formula:

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 48

(14)

unde:

– necesarul de caldura

V – volumul boilerului.

l

2.6 Dimensionarea şi alegerea vasului de expansiune

Pentru alegerea vasului de expansiune se consideră că acesta trebuie să aibă un litru

pentru fiecare kW de putere din circuitul termic. Astfel, pentru un necesar de căldură de

aprox. 33 kW se va alege un vas de expansiune de 30 litri.

Un alt mod de calcul pentru dimensionarea vasului de expansiune are la baza

urmatoarea formula:

[l] (15)

unde:

e – coeficient de dilatare (e este aproximativ 0.035);

C – capacitatea de apă a sistemului (între 10 si 20 lt. pentru fiecare kw putere) în acest caz el

fiind egal cu l;

Pi – presiunea de incărcare iniţială (aproximativ 1.5 bar);

Pf – presiunea maximă de funcţionare (aproximativ 4 bar).

[l] (16)

În acest caz, când volumul calculat pentru vasul de expansiune este de 28.12 litri se va

alege un vas de expansiune de 30 litri.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 49

2.7 Alegerea tubulaturii şi a elementelor de legătura(conducte)

Pentru tubulatură se alege ţeavă de cupru SILMET ESENCO ø 18 X 1 mm. Pentru a

reduce pierderile de căldură, ţeava de cupru se va acoperi cu izolaţie SIMLET ESENCO.

Elementele de legătură (îmbinările) vor fi din cupru (teuri, mufe, fittinguri).

2.8 Descrierea şi motivarea alegerii echipamentelor

Panourile solare

Unul din avantjele unei instalaţii solare pentru prepararea apei calde menajere îl

reprezintă gama largă de echipamente de unde se pot alege echipamentele necesare instalaţiei

personalizate.

Din oferta captatoarelor solare disponibile pe piaţă momentan s-a ales firma ACV,

recunoscută pentru calitatea produselor sale. Astfel, panoul solar ales este modelul KAPLAN

s2.7 deoarece oferă cel mai atractiv raport calitate:cost şi are urmatoarele caracteristici,

sumarizate în tabelul 2.2:

Tab.2.2 Caracteristicile panoului solar ales

mp 2.9

Suprafaţă de absorbţie mp 2.7

Apertură mp 2.7

Dimensiuni

Lungime

Latime

Inaltime

mm

mm

mm

1338

2385

102

Eficienţă optică % 84

Capacitatea termică kJ/(mp*K) 6.4

Greutatea kg 60

Conţinut de agent termic litri 2.2

Presiunea nominală bar 6

Temperatură maximă grade C 211

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 50

Conectori diamentru mm 22

Unul din motivul alegerii acestui tip de panou solar este eficienţa optică ridicată a

acestuia faţa de alte modele din gama sa. Motivaţia acestei alegeri o constituie necesitatea

unui randament ridicat în transformarea radiaţiei solare în caldură. Această eficienţă optică

ridicată este necesară mai ales în zonele cu o atmosfera murdară, încarcată de praf deoarece

este demonstrat că în aceste zone eficienţa unui captator solar scade cu până la 40% în prima

oră de funcţionare datorită depunerilor de praf pe suprafaţa captatorului. Acest inconvenient

ar putea fi remediat prin tratarea suprafeţei exterioare a panoului cu o soluţe antistatică pentru

a preveni depunerea prafului.

Lichidul de lucru din serpentina schimbătorului este etil-glicol şi poate fi folosit şi in

perioade în care temperatura ar fi scăzută. Glicolul este preferat apei deoarece acesta are

temperatura de ingheţ mai scazută decât a apei iar din acest motiv poate fi utilizat şi la

temperaturi mai scăzute (în perioadele de iarna).

Panoul ales este făcut din oţel inoxidabil, aluminiu, cupru şi dintr-o sticlă solară

specială. Nivelurile mari de eficienţă pe care aceste panouri le realizează se datoarează

folosirii pentru instalaţia de absorbţie a radiatiei luminoase a unui inveliş Sol-titaniu, ţevi

integrate şi o izolaţie termică foarte eficientă.

În imaginea de mai jos sunt reprezentate principalele modalităţi de fixare a acestor

tipuri de panouri pe acoperişuri. Se observă ca panoul ales se fixează direct pe acoperis. De

asemenea, este de preferat ca aceste panorui sa fie integrate direct în acoperiş.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 51

Fig.2.3 Fixarea panourilor solare în acoperişuri

Fig.2.4 Poziţionarea panourilor solare

Boilerul

Boilerul ales are capacitatea de 600 de litri şi este produs de firma ACV, modelul

S2V600. Acesta are rezervorul de apă porţelanat sau din oţel inoxidabil (la cererea clientului)

şi are în dotare protecţie anodică ce conferă rezistentă la coroziune şi depuneri. Montajul se

face numai vertical.

Sistem bazat pe tehnologia “Tank-in-Tank”.

“Tank-in-Tank” este un schimbător de calduraă cu acumulator intern, cu două rezervoare

concentrice: rezervorul intern conţine apa sanitară pentru încălzit (secundar) iar rezervorul

extern conţine agentul încălzitor (primar) care circulă între cele două rezervoare şi transferă

căldura sa apei sanitare.

Rezervor apă caldă menajeră

Rezervorul interior este inima acestui boiler: este supus agresivităţii apei de alimentare,

presiunilor ridicate şi variaţiilor de temperatură. Acest rezervor este executat din oţel

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 52

inoxidabil solid crom-nichell (oţel inox 304), integral sudat în atmosfera protectoare de argon

prin utilizarea tehnicii Tungsten Inert Gas (T.I.G.).

Tehnologie serpentină

Serpentina din oţel carbon este integrată în partea de jos a rezervorului. Suprafaţa mare de

schimb termic, combinată cu rezistenţa la presiune ridicată permite utilizarea echipamentului

cu multiple surse de energie, cum ar fi sisteme de încalzire centrală, energie solară dar si ca

buffer-tank pentru cazane pe lemn/pelleti şi pompe de caldura.

Rezervorul exterior .Rezervorul extern care conţine apa de la circuitul primar de la cazan, este

executat din otel carbon STW 22.

Izolaţie termică. Este realizată prin utilizarea de spumă poliuretanica injectată la înaltă

densitate, 50 mm grosime, fără CFC.

Jacheta. Jacheta de protecţie este din polipropilenă, un material plastic care oferă o rezistenţă

ridicată la şocuri şi care este desemenea foarte placută ochilor.

Centrala termică

Pentru încălzirea pe timp de iarnă, se recomandă a se alege o centrală termică care

utilizează ca şi combustibil lemnul precum şi alte materiale solide speciale, astfel se va alege

centrală termică DAKON FB D cu o putere de 34 kW. Cazanele din fontă FB sunt destinate

arderii cărbunelui negru şi cocsului. Cazanul FB poate fi folosit şi pentru arderea oricărui

combustibil solid lemnos. Pentru arderea lemnului, brichetelor din lemn este mai potrivit

cazanul FB D, care are un orificiu de alimentare mai mare decât al cazanului FB (carbune). La

arderea lemnului puterea acestor cazane este cu 20 % mai mică decât în cazul arderii

cărbunelui sau cocsului.

Fig.2.5 Centrală termică Dakon FB 42 D

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 53

Cazanele sunt construite din elemente din fontă de calitate superioara. În cazul

variantei pentru arderea lemnului, gura de alimentare este mărită datorită unui element de

fontă special. Combustibilul din cazan este ars prin metoda arderii totale cu o reglare

automată a aerului primar şi reglare manuală a aerului secundar de ardere.

Grătarele din interiorul cazanului sunt fixe, răcite cu apă. Cazanele din fontă FB au o perioada

lungă de viaţă, chiar şi la o funcţionare la temperatura joasă. Cazanele pot fi folosite pentru

sistemele de incălzire cu circulaţie naturală sau forţată, cu vase de expansiune deschise sau

închise.

Există posibilitatea de a modifica cazanele de fonta FB pentru arderea combustibililor lichizi,

gazoşi sau a peleţilor din rumeguş prin montarea unor arzătoare cu aer insuflat (de exemplu

Bentone, Lamborghini, sau Weishaupt).

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 54

Capitolul 3. Materiale şi tehnologii specifice captatoarelor

plane

În cele ce urmează vor fi prezentate principalele materiale utilizate in construcţia

diverselor elemente componente ale captatoarelor plane, precum si unele procedee

tehnologice specifice.

3.1. Placă absorbantă şi conductele pentru fluidul purtător de caldură

Poate fi confecţionată din metal, material plastic sau cauciuc.

Dintre metale, cele mai mai adecvate pentru captatoarele cu apă sunt : cuprul (grosimi

de 0,25- 0,7 mm), aluminiul (grosimi de 0,5-1 mm) şi otelul (grosimi de 0,5-1,5 mm). O serie

de calitaţi ale aluminiului şi ale unor aliaje ale aluminiului justifică utilizarea din ce in ce mai

intensă a acestora în construcţia captatoarelor plane.

Prinderea conductelor pentru fluidul purtător de căldura de placa absorbantă se face

prin :

a. Prin clipsare (contactul termic placă-tub nu este insă prea bun)

b. Prin lipire cu un adeziv adecvat

c. Prin sudare

Pot fi insă realizate plăci absorbante cu conducte încorporate, asa numitele construcţii

cu circuit hidraulic inclus, la care, cu preţul unei tehnologii mai pretenţioase se inlatură

practic rezistenţa termică placă-tub.

Construcţia plăcilor absorbante nemetalice este, într-o oarecare măsură diferită de a

celor metalice. Întrucat coeficientul de conductibilitate termică a materialelor plastice este mai

scăzut decât al celor metalice, este necesar ca in cazul utilizării acestor materiale să se asigure

un contact mai strâns intre placa absorbantă si fluidul purtător de caldură. În acest caz,

construcţia cu circuit hidraulic inclus este obligatorie, si in plus, spaţiile dintre conducte

trebuie sa fie practic nule.

Captatoarele cu plăci absorbante nemetalice sunt adecvate doar in instalaţii solare de

temperatură joasa.

Suprafaţa plăcii absorbante trebuie sa aibă un factor energetic de absorbţie cât mai

mare pentru radiaţia solară. In acest scop, cea mai simpla soluţie o constituie vopsirea in

negru a plăcii. Vopseaua si eventualul grund trebuie sa fie aplicat in straturi subţiri si nu

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 55

trebuie să se exfolieze in urma dilatărilor si contracţiilor repetate ale plăcii. Uzual vopseaua

neagră asigură un factor energetic de absorbţie al suprafeţei, pentru radiaţia solară, A=0,95-

0,98, si un factor energetic ε =0,75-0,80 , in domeniul infraroşu indepărtat.

Deci, suprafaţa este neselectivă. Se pot obţine, fără dificulţati prea mari si vopsele cu o

usoară selectivitate naturală(de exemplu A≥0.95 si ε=0,80-0,90).

Realizarea unor suprafeţe puternic selective, având un factor de absorbţie ridicat in

domeniul radiaţiei solare (λ≤ 2..3 μm) si un factor de emisie scăzut in domeniul radiaţiilor cu

lungimi de undă mari (λ>3 μm), conduce la imbunătăţirea substanţială a performanţelor

captatorului plan din cauza reducerii pierderilor termice prin radiaţie.

Sunt cunoscute în esenţă cinci metode de obţinere a suprafeţelor selective, şi anume :

a. Folosirea unor materiale intrinsec-selective. Materialele intrinsec-

selective care prezintă in mod natural o anumită selectivitate, fără a mai

fi necesară nici o intervenţie pentru realizarea acesteia. Un astfel de

material este carbura de hafniu (A≈0,70, ε≈0,10). Punctul său de topire

il face de asemenea, adecvat pentru realizarea suprafeţelor absorbante

ale captatoarelor solare de temperaturi înalte.

b. Acoperirea unor supraţete reflectante cu pelicule absorbante. Pe un

material suport puternic reflectant se depune o peliculă dintrun material

cu factor energetic de absorbţie ridicat pentru radiaţia solară şi factor

energetic de transmisie ridicat pentru radiaţia cu lungime mare de undă.

Grosimea peliculei, de ordinul lungimii de undă a luminii vizibile

(0,5..1 μm), este suficientă pentru a absorbi eficient radiaţia solară si

pentru a permite trecerea radiaţiei din infrarosu indepărtat emise de

materialul suport.

Uzual, drept material suport este folosit un metal polizat.

Pelicula depusă (chimic, electrochimic, prin metoda spray etc.) pe

acesta poate avea o structură omogenă sau granulară. În cazul peliculei

omogene, proprietăţile acesteia sunt determinate de proprietăţile

intrinseci ale materialului peliculei. In cazul peliculei cu structura

granulară, proprietăţile sale sunt determinate atât de material cât şi de

stuctura peliculei.

c. Acoperirea unor suprafeţe cu filtre de interferenţă. Un material-suport

cu factor energetic de reflexie ridicat se acoperă cu filtre de interferenţă

formate prin depunerea unor straturi alternante de metale si

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 56

dielectici(deci materiale cu indici de refracţie diferiţi). Grosimile

acestor straturi sunt de ordinul unui sfert din lungimea de undă a lumini

vizibile (0,1...0,3 μm). Folosind mai multe straturi, se poate obţine o

diferenţă si mai pronunţată intre proprietăţile suprafeţei in domeniul

vizibil plus cel infraroşu.

d. Difuzia unor picaturi metalice intro reţea metalică sau dielectrică.

Daca precipitatul unui metal este realizat cu impurităţi sau sub forma

unor mici picături in alt metal sau dielectric, se poate obţine un factor

energetic de absorbţie ridicat pentru un anumit domeniu de radiaţii. De

exemplu difuzia unor picături de vanadiu, calciu sau niobiu in cupru

conduce la un factor de absorbţie ridicat in domeniul vizibil plus

infraroşu apropiat, fără insă să afecteze factorul energetic de reflexie

ridicat in domeniul infraroşu indepărtat.

Tab 3.1 Valorile factorului energetic pentru radiaţia solară (A) si a factorului energetic de emisie(ε).

Suprafaţa A ε

„Negru de Ni*” pe Ni

„Negru de Ni” pe oţel galvanizat

CuO pe Ni

Co3O4 pe Ag

CuO pe Al

PbS pe Al

„Negru de Cr**” pe Cu

TiNx pe Ag

ZrNx pe Ag

Al2O3-Mo- Al2O3 filtre de interferenţă pe Mo

0,91-0,94 0,11

0,89 0,16-0,18

0,81 0,17

0,90 0,27

0,93 0,11

0,89 0,20

0,87-0,92 0,03-0,08

0,88 0,03

0,86 0,02

0,85 0,11

*)„Negru de Ni” este un amestec de oxizi şi sulfuri de nichel si zinc

**)„Negru de Cr” este un amestec de crom şi oxid de crom

e. Prelucrarea suprafetelor. Prelucrarea suprafetelor se face intrun anumit

mod, la scara microscopica sau scara macroscopica, obtinându-se

selectivitatea lor pe cale geometrica.

Până prin anul 1977 procedeul de cromare era dominant pe piaţă. Între timp au apărut

noi modalităţi de acoperire cu strat absorbant care permit obţinerea de randamente mai mari şi

renunţarea la procesele galvanice.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 57

Actualmente cel mai extins procedeu este cel de depunere în atmosferă de gaz inert a

unui strat de titan de culoare albastră (procedeul PVD), care cu toate că în comparaţie cu

negrul din cazul acoperirii cu crom are un coeficient de absorbţie mai mic, prezintă o emisie

mult mai slabă şi ca atare un randament total mai mare. Primele acoperiri de acest tip s-au

elaborat în Germania şi au fost lansate pe piaţă de către TiNOX GmBH. Teoretic se pot obţine

şi alte culori ale stratului de acoperire, care însă nu au acelaşi randament.

O altă tehnologie a fost elaborată în anii 90 de către firma Interpane care creează o

structură de ceramică – metal (probabil tot pe bază de titan) care străluceşte într-un ton de

negru-albăstrui.

Cele două procedee de acoperire, până mai recent, erau posibile doar pe suprafeţe de

cupru, pentru aluminiu tehnici corespunzătoare au apărut doar de puţin timp pe piaţă. Chiar şi

în acest caz pentru transportul căldurii cu ajutorul agentului termic se utilizează conducte de

cupru care se racordează prin sudare laser cu partea absorbantă.

In general, suprafeţele selective realizate până in prezent au o serie de neajunsuri, si

anume :

Odată cu scăderea factorului energetic de emisie ε, este micşorat şi factorul

energetic de absorbţie A. Desigur, este de dorit obţinerea unor valori A si ε cât

mai mari.

Trebuie luate măsuri speciale pentru a evita degradarea în timp a suprafeţelor

(alterarea lor optică si termică) din cauza oxidării, modificărilor chimice etc.

Deseori selectivitatea este puternic influenţată de unghiul de incidenţă al

radiaţiei solare, incat factorul energetic de absorbţie este scazut atunci cand

incidenţa nu este normală.

Cost ridicat

Încercările actuale sunt îndreptate spre obţinerea de suprafeţe selective care să nu

prezinte aceste neajunsuri, pentru a le putea folosi pe scară largă în construcţia captatoarelor

solare.

3.2 Geamul

Poate fi confecţionat din sticlă sau material plastic. Principala calitate pe care trebuie

sa o aiba geamurile utilizate in captatoarele solare este posedarea unui factor energetic de

transmisie ridicat, in plus ele nu trebuie sa işi modifice proprietaţile in timp şi să aibă o

rezistenţă mecanică ridicată.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 58

a) Până in prezent cele mai bune rezultate le-a dat sticla clară, cu un conţinut scăzut

(Fe2O3). Aceasta are un factor energetic de transmisie ridicat in domeniul vizibil si

infraroşu apropiat (0.85-0.90 , cu posibilitatea de a ajunge la 0.92-0.94 ) si este

practic opacă in domeniul infraroşu indepartat, prezentand deci o selectivitate

pronunţată. Datorita acestei selectivitaţi, geamurile de sticlă contribuie la

reducerea pierderilor termice prin radiaţie de la placa absorbantă a captatorului

spre exterior. Dacă sticla are un conţinut scăzut de fier, variaţii in limite relativ

largi ale grosimii geamului au efecte aproape neglijabile asupra factorului

energetic de transmisie in domeniul vizibil. Grosimea uzuală a geamurilor utilizate

în captatoarele plane este de 3 mm, insă, în cazul unor captatoare cu suprafeţe

mari, grosimea va trebui sporită, pentru a asigura rezistenţă mecanică.

Se pot aduce imbunataţiri geamurilor de sticlă in sensul scăderii fragilitaţii (sticlă

Securit), in cresterea factorului energetic de transmisie (acoperire cu straturi

antireflectante) şi al creşterii selectivităţii (acoperire cu straturi reflectante in

domeniul infraroşu indepărtat, de exemplu cu oxid de indiu sau oxid de staniu).

Fig. 3.1 Curbă de eficienţă a sticlei pe lungimi de undă diferite

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 59

Diferenţa de eficienţă între cele două tipuri de sticlă nu este deloc neglijabilă in prima

coloana cand soarele este direct vizibil. Totuşi diferenţa importantă este in coloana 3, cand

soarele este acoperit de nori cand doar radiaţia infraroşu poate fi captată.

Această diferenţă importantă nu poate fi ignorată, fiind un important factor in a alege

sticla cu straturi selective.

b) Materialele plastice transparente pot fi folosite pentru geamurile captatoarelor

plane sub forma de foi subţiri sau foarte subţiri (filme). Printre principalele

avantaje ale acestora, faţa de sticlă, se numără : greutatea redusă, rezilienţa şi

flexibilitatea ridicată, iar in unele cazuri costul relativ scăzut. Dezavantajele lor

constă in rezistenţa scăzută la zgâriere, inmuierea la temperaturile atinse de

captatoarele solare, tendinţa de a se ingalbeni in prezenţa razelor solare şi

durabilitatea scăzută. Factorul energetic de transmisie al multor materiale plastice

este ridicat in comparaţie cu al sticlei in domeniul vizibil si infraroşu apropiat. In

domeniul infraroşu indepărtat, spre deosebire de sticla, unele filme de material

plastic pot avea factorul energetic de transmisie destul de mare. Crescând însă

suficient grosimea acestora, ele devin practic opace pentru radiaţiile cu lungimi de

undă mari.

Printre materialele plastice utilizate in confecţionarea geamurilor captatoarelor

solare plane se află : polimetilmetacrilatul, polistirenul, polietilentereftalatul,

poliesterii, epoxizii, plasticele fluorurate.

Uneori pentru a imbina avantajele sticlei cu cele ale materialelor plastice se

foloseşte un geam de sticla peste unul sau mai multe straturi de material plastic.

3.3 Izolaţia faţă de carcasă

Izolaţia faţa de carcasă trebuie realizată dintrun material rezistent la temperaturile

atinse în captatoarelor plane, care sa aibă în acelasi timp şi o conductivitate termică scăzuta.

Materialele folosite in acest scop sunt spuma poliuretanică şi vata de sticlă.

3.4 Carcasă

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 60

Carcasa se poate confecţiona din lemn (scândură, placaj etc.), material plastic sau

metal (oţel, aluminiu), vopsite eventual pentru a nu se degrada. Se pot folosi şi combinaţii ale

acestor materiale.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 61

Capitolul 4. Aspecte economice

Introducerea instalaţiilor solare depinde, in principal, de capacitatea acestora de a fi

competitive - din punct de vedere al costului - , cu instalaţiile de incălzire care folosesc surse

convenţionale de energie .

Într-o analiză a competitivităţii unei instalaţii solare trebuie deci comparat costul

acelei instalaţii, care include investiţiile legate de procurarea si instalarea sa plus costul relativ

scăzut al exploatării şi întreţinerii, cu costul unei instalaţii convenţionale similare, care este

determinat de investiţiile într-o astfel de instalaţie plus costurile (de regula substanţiale)

combustibilului consumat şi al exploatării instalaţiei.

Aceste consideraţii au repercursiuni asupra parametrilor care se impun instalaţiilor

solare. În primul rând, randamentul – care intr-o instalaţie convenţională este de prima

importanţă, nu are aceeaşi insemnătate determinantă la instalaţiile solare, deoarece

„combustibilul” este gratis; ceea ce are importanţă din punct de vedere economic este costul

unităţii de putere furnizată. În al doilea rând, faptul ca investiţiile iniţiale în instalaţiile solare

sunt mult mai mari decât în cele convenţionale face ca factorul de încărcare a instalaţiilor

solare să prezinte o importanţă deosebită. Costul unităţii de putere furnizată de o instalaţie

solară este legat direct de factorul de incărcare, întrucât toate costurile determinate de

investiţii şi de întreţinere trebuie repartizate pe perioada de timp în care este folosită instalaţia.

În acest sens se poate spune că instalaţiile solare pot fi folosite aproape tot timpul anului la un

factor de incărcare mare, spre deosebire de, spre exemplu, o maşina agricolă alimentată de un

motor solar, ce poate fi folosit intermitent sau sezonier.

Natura dispersată a energiei solare introduce de asemenea unii factori economici

particulari în calculele referitoare la costurile instalaţiilor solare. Astfel, în cazul instalaţiilor

convenţionale se realizează, de regulă, reduceri substanţiale ale costului unităţii de putere

furnizată, pe măsura creşterii puterii acestor instalaţii. Spre deosebire de acestea, datorită

caracterului distribuit al energiei solare, costul unităţii de putere furnizată de o instalaţie

solară este cvasi-independent de puterea acesteia. Într-adevăr, în stadiul actual de dezvoltare,

costul captatoarelor reprezintă 50 – 95 % din costul unei instalaţii solare, iar pentru un

randament dat, aria suprafeţei captatoarelor va fi direct proporţională cu puterea instalaţiei.

Trebuie remarcat faptul că există o coincidenţă naturală între caracterul distribuit al

energiei solare şi cererea distribuită de energie. Energia solară este, în general, disponibilă

chiar la locul în care există cererea de energie (sau foarte aproape de aceasta). Această

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 62

independenţă de cerinţele transportului energiei constituie una din calităţile remarcabile ale

energie solare. Marele avantaj economic care decurge din aceasta este evident, daca se

reaminteşte faptul că investiţile în instalaţiile de transport si distribuţie a energiei - necesare

în sistemele convenţionale – sunt deseori superioare investiţilor în instalaţia de producere a

energiei.

Diversele particularităţi economice ale instalaţiilor solare – strâns legate de costurile

relative ale combustibililor, de costurile transportului energiilor competitive, de costurile

relative de finanţare, precum si de condiţiile meteorologice – determină o puternică

dependenţă a competitivităţii acestor instalaţii de locul în care urmează a fi ele introduse. De

aceea, orice incercare serioasă de a compara eficienţa economică a unei instalaţii solare cu a

unei instalaţii convenţionale va fi valabilă doar pentru o zonă geografică foarte limitată.

În determinarea economicităţii instalaţiilor solare de incălzire a locuinţelor, un rol

important il joacă consideraţiile referitoare la factorul de incărcare. Deseori se comite eroarea

de a considera că încălzirea solară ar fi cea mai economică în zonele puternic insolate, pentru

simplul motiv ca în aceste zone energia solară este disponibilă in cantităţi mari. În realitate,

locul cel mai potrivit pentru casele solare, este acela în care sarcinile termice sunt moderate,

dar relativ uniforme tot timpul anului.

O cale de a imbunătăţii factorul de incărcare constă în a proiecta o instalaţie solară de

incălzire care să acopere sarcina de bază şi a prevedea o sursă auxiliara de caldură care sa

preia sarcinile de vârf sau lipsa energiei solare pe timp de iarnă.

În ultimă instanţă, pentru a putea stabili dacă este preferabilă o instalaţie solară de

incălzire sau o una convenţională, trebuie calculate costurile totale ale celor două tipuri de

instalaţii.

Pentru o instalaţie solară de incalzire a apei calde menajere este nevoie de urmatoarele

componente :

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 63

Tab.4.1

Nr.crt Componente pachet Buc.

1 Captator solar ACV s2.7 6

2 Suport montaj acoperiş 6

3 Preparator acm + Tank S2V600 1

4 Vas expansiune 1

5 Pompă de circulaţie 1

6 Regulator solar RS1 cu 3 sonde 1

7 Supapă de siguranţă 1

8 Termometru pt. tur 1

9 Manometru 1

10 Debitmetru 1

11 Clapetă antiretur 1

Valoare pachet 7400 EUR

La aceste preţ se mai adaugă şi costul ţevilor de Cu, elementele de imbinare precum şi

manopera. Astfel pretul total se va ridica în jurul valorii de 8300 EUR.

Pentru a reduce pierderile de căldura prin conducţie şi convecţie, prin transportul apei,

instalaţia se va construi întrun plan apropiat.

Comparaţia cheltuielilor de funcţionare între :

centrală cu gaze naturale cu randament 0.9

centrală cu gaz lichefiat cu randament 0.9

centrală cu combustibil lichid cu randament 0.8

Un sistem de încălzire electric cu randament 1

1. Centrală cu gaz metan.

putere termică instalată = 33.5 kW;

randament = 0.9;

ore funcţionare/an = 1700ore;

preţ gaze = 230euro/1000mc;

putere calorifică = 10.42 kWh/mc;

consum anual de gaze : 33.5kW x 1700h / 10.42 kWh/mc x 0.9 = 4918 mc/an;

costuri anuale : 4918 mc x 0.23 euro/mc = 1131 euro/an.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 64

2.Centrală cu gaz lichefiat (GPL).

putere termică instalată= 33.5 kW;

randament = 0.9;

ore de funcţionare = 1700ore;

pret gaze lichefiate cca 0.7euro/kg;

putere calorifică = 12.6kWh/kg;

consum anual de gaz lichefiat = 33.5kW x 1700h / 12.6kWh/ kg x 0.9 = 4067 kg/an;

costuri anuale : 4067 kg x 0.7 euro/kg = 2846 euro/an.

3.Centrală cu combustibil lichid.

putere termică instalată = 33.5 kW;

randament = 0.8;

ore de funcţionare = 1700ore;

pret combustibil lichid cca. 0.8euro/l;

putere calorifică = 10kWh/l;

consum anual de combustibil lichid = 33.5kW x 1700h / 10kWh/ l x 0.8 = 4556 l /an;

costuri anuale : 4556 l x 0.8euro/l = 3644 euro/an.;

4. Sistem de incălzire electric.

putere termică instalată = 33.5 kW;

randament = 1;

ore de funcţionare = 1700ore;

pret energie electrică 87 euro/1000kWh (s-a luat in calcul un tarif mediu);

consum anual de energie electrică 33.5 kW x 1700 h = 56950 kWh/an

costuri anuale : 56950 kWh x 0.087 euro/kWh = 4954 euro/an

Să recapitulăm :

Tab.4.2

Sursă de incălzire Cost(EUR)Centrală cu gaz lichefiat 2846Centrală cu combustibil lichid 3644Sistem de incălzire electric 4954Centrală cu gaz metan 1131Sistem de incălzire cu panouri solare 8300

Evident că se observă diferenţa între sursele convenţionale de energie şi aceasta sursă de incălzire solară.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 65

Amortizarea cheltuielilor cu instalaţia se face sau liniar, pe toata durata de funcţionare a panourilor solare, sau în primii ani de funcţionare ţinând seama de costurile ridicate ale celorlalte surse de incălzire.

euro/luna

Având o durată de viaţă de minim 20 de ani, în cazul în care daca se foloseşte gaz metan pentru incălzire, şi se trece la panouri solare, acestea ar fi amortizate in primii 7 ani de folosinţă.

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 66

Capitolul 5. Protecţia mediului şi a muncii

5.1 Aspecte ecologice

Deseori se afirmă că energia solară este gratuită. Însă, într-un sens absolul, orice fel de

energie este gratuită. Ceea ce costă în fiecare caz este extragerea, transportul şi convertirea

energiei într-o formă utilă.

Fig.5.1 Extragerea cuprului (Chino, New Mexico)

Faptul că în cazul energiei solare „combustibilul” este gratuit face doar ca centrul de greutate

al costului acestei energii să fie determinat de investiţiile iniţiale în instalaţiile de captare,

stocare, transport şi conversie a energiei solare.

Introducerea instalaţiilor solare va influenţa, desigur, şi echilibrul ecologic al zonelor

în care vor fi implementate aceste instalaţii. Este vorba, în primul rând, de instalaţiile de

puteri mari care vor necesita suprafeţe imense pentru dispunerea captatoarelor solare şi care

vor modifica puternic unele caracteristici ale solului, cum sunt reflectivitatea şi

higroscopicitatea, şi prin acestea echilibrul termic şi hidrologic al zonelor respective,

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 67

conducând la schimbări ale microclimatului, florei şi faunei din acele zone. De asemenea, în

cazul instalaţiilor cu turn central, abaterilor accidentale sau de manevră ale focarului

câmpului de heliostate pot avea ca efect dezintegrarea instantanee a avioanelor, păsărilor şi

insectelor care trec prin zona focală.

Instalaţiile solare vor pune de asemenea probleme deosebite de arhitectură şi

urbanistică. Integrarea elementelor acestor instalaţii în peisajul urban va trebui facută astfel

încât să satisfacă anumite norme estetice şi să nu aibă efecte psihologice sau chiar fiziologice

nefaste asupra locuitorilor(cum pot avea de exemplu, marile suprafeţe de culoare neagră a

captatoarelor plane sau reflexiile oglinzilor captatoarelor cu concentrarea radiaţiilor etc.).

În concluzie, în procesul de funcţionare a panourilor termice, efectul asupra mediului

înconjurător este nul.

5.2 Norme specifice de securitate a muncii pentru lucrări de instalaţii

de încălzire a apei calde menajere

Pentru executarea lucrărilor efectuate în vederea realizării instalaţiei termice aferente

locuinţei considerate este necesară respectarea normelor specifice de securitate a muncii

pentru lucrări de instalaţii de încălzire, care sunt obligatorii pentru toate activităţile cu acest

profil. Aceste norme specifice sunt prevăzute de Legea nr. 5 din 1965 şi au fost modificate

prin Decretul nr. 48 din 1969.

Normele specifice de securitate a muncii sunt reglementări cu aplicabilitate naţională,

care cuprind prevederi minimum obligatorii pentru desfăşurarea principalelor activităţi

din economia naţională în condiţii de securitate a muncii. Respectarea conţinutului

acestor reglementări nu absolvă agenţii economici de răspundere pentru prevederea,

stabilirea şi aplicarea oricăror alte măsuri de securitate a muncii, adecvate condiţiilor

concrete de desfăşurare a activităţilor respective.

Reglementarea măsurilor de securitate a muncii în cadrul normelor specifice de

securitate a muncii, vizând global desfăşurarea uneia sau mai multor activităţi în condiţii de

securitate, se realizează prin tratarea tuturor aspectelor de securitate a muncii la nivelul

fiecărui element al sistemului.

Normele specifice de securitate a muncii pentru lucrări de instalaţii pentru încălzire se

aplică cumulativ cu Normele generale de protecţie a muncii. Prezentele norme specifice se

vor revizui periodic şi vor fi modificate ori de câte ori este necesar, ca urmare a schimbărilor

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 68

de natură legislativă survenite la nivel naţional, a introducerii de tehnologii noi sau ori de câte

ori este cazul.

Prevederile normelor specifice de securitate a muncii pentru lucrările de instalaţii de

încălzire se referă la modul în care se desfăşoară angajarea şi repartizarea lucrătorilor, dotarea

cu echipamente individuale de protecţie, protecţia împotriva incendiilor şi exploziilor,

organizarea locurilor de muncă, iluminat, ventilaţie, accesul în spaţii foarte periculoase,

manipularea, transportul şi depozitarea materialelor, efectuarea săpăturilor şi a lucrărilor la

înălţime. Prevederile de proiectare privind lucrările de instalaţii de încălzire se referă

la realizarea armăturilor şi la modul de utilizare a aparatelor de măsură şi control.

Exploatarea bateriilor solare este un procedeu simplu , care nu prevede efectuarea unor

lucrări complicate.

Exploatarea utilajului prevede :

urmărirea şi evidenţa vizuală a panoului şi a celorlalte elemente componente care

funcţionează pentru controlul stării şi determinarea defectelor la timp;

curăţirea filtrelor de apă

controlul visual a suporturilor, unirilor.

Reparaţia , la rîndul său, este complexul de operaţii realizat pentru a restabilii procesul normal

de lucru a instalaţiei.

Reparaţia utilajului trebuie să fie efectuată conform documentaţiei tehnologice şi normativelor

tehnice. Documentaţia tehnico-normativă include:

standarde;

condiţiile tehnice pentru reparaţie;

instrucţiuni pentru reparaţie;

norme şi normative care sunt în vigoare în energetică.

Echipa de reparaţie trebuie să dispună de materiale necesare, scule şi dispozitive

corespunzătoare cu natura lucrărilor, să cunoască sarcina şi lucrul pe care îl execută.

În general, exploatarea şi colectoarelor solare reprezintă lucrul la înălţime, care se

poate complica din cauza acţiunii şocului termic şi radiaţiei solare. Însă lucrările de reparare

se pot efectua şi la sol cu scopul de a facilita lucrările date. Astfel, tehnica securităţii este

orientată spre asigurarea lucrului la înălţime şi evitarea şocului termic, precum şi acţiunea

radiaţiei solare. În acest scop, toate lucrările trebuie efectuate în echipă , adică cel puţin două

persoane , astfel încît unul să efectueze lucrările necesare, iar celălalt să asigure lucrul.

Totodată, la efectuarea lucrărilor trebuie folosite numai sculele speciale necesare şi

echipamentul următor :

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 69

centură de siguranţă se foloseşte pentru stabilizarea poziţiei de lucru;

cască – contra diferitor acţiuni mecanice ce pot interveni, precum şi contra influenţei

radiaţiei solare;

mănuşi speciale – contra şocului termic;

bocanci speciali – pentru asigurarea poziţiei stabile de lucru;

haine speciale – pentru a evita influenţa radiaţiei solare şi supraîncălzirea corpului

uman.

În cazul montării şi demontării instalaţiei solare, se păstrează aceleaşi restricţii,

reprezentând aceleaşi operaţii. Montarea şi demontarea trebuie să fie efectuate numai de

persoane autorizate, specialişti. Efectuarea lucrărilor de către persoane neautorizate este strict

interzisă, deoarece poate duce la victime omeneşti şi pagube materiale. Astfel, toate lucrările

se vor efectua numai în echipă şi cu utilajul special, folosind mijloacele individuale de

protecţie: mănuşi, căşti, bocani centuri de siguranţă etc. În cazul dacă instalaţia este foarte

grea sau trebuie să fie instalată la o înălţime oarecare , se foloseşte macaraua.

Îndeplinirea tuturor acestor condiţii va asigura securitate la montarea, demontarea,

exploatarea şi reparearea bateriilor solare, precum şi un termen îndelungat de funcţionare a

instalaţiei.

BIBLIOGRAFIE

U.T.C-N. PROIECT DE DIPLOMÃ Pag. 70

Al. Stănescu, S. Bucurenciu, St Petrescu, Utilizarea energiei solare Editura Tehnică 1980

Volker Quaschning, Understanding Renewable Energy Systems, ISBN: 1-84407-128-6

Ursula Eicker , Solar Technologies for Buildings

Bent Sorensen, Renewable Energy

Chris Moore, Solar energy in south-east Europe

www.wikipedia.com

www.meridiabt.ro

www.termo.utcluj.ro

www.panourisolare.eu

www.solariss.ro

www.altenergy.ro

www.ecomagazin.ro

şi ale surse de internet.