Cu toţii cunoaştem fenomenul: apa din furtunul care a stat în soare şi cu care udăm grădina se încălzeşte, cu atât mai mult dacă furtunul este negru la culoare şi nu deschis. Acest principiu de bază prin care radiaţia solară se transformă direct în căldură este folosit şi perfecţionat şi în cazul unui colector solar.

Una dintre cele mai simple forme ale unui colector solar este un recipient sau butoiaş vopsit, cum probabil aţi văzut pe acoperişurile caselor din cea mai mare parte a ţărilor în curs de dezvoltare; în ţările cu o climă caldă, recipientele de acest tip au rolul de a livra apa la o temperatură plăcută. Colectorii cei mai simpli au oarecum un alt mod de construcţie, nu aşa de deosebit faţă de furtunul din grădină şi sunt folosiţi la încălzirea bazinelor de înot— colectorii bazinelor de înot se incălzesc corespunzător. Colectorii bazinelor de înot constau de obicei din conducte de culoare neagră din material sintetic, aşezate unele Iângă altele şi prin care poate trece apa.

Drumul de la furtunul din grădină la cel mai des utilizat tip de colector nu este chiar aşa de lung: în loc de furtunul din grădină, rolul elementului absorbant este preluat de placa de culoare neagră căptuşită cu metal, prin care trece agentul termic (lichid sau aer); acest element absorbant se află într-o cutie cu pereţii bine izolaţi şi cu un înveliş transparent. Principiul de funcţionare şi construcţia colectoarelor solare se vor explica pe baza unui colector de tip plat, al cărui randament este în principiu mai mare decât al colectoarelor simple de la bazineie de înot.

Principiul de funcţionare al colectorului plat

Placa de culoare neagră din interiorul colectorului se numeşte element absorbant (a absorbi = a prelua radiaţii). La nivelul suprafeţei sale, radiatia solară, atât cea directă, cât şi cea difuză, este transformată în căldură. Suprafaţa are proprietatea de a transforma complet în căldură cantitatea de radiaţii care cade asupra sa şi de a radia înapoi cât mai puţin din aceasta. De aceea vopseaua de culoare neagră este mai bună decât alte culori (mai deschise); există însă învelişuri speciale ale absorbanţilor, invelişuri care îndeplinesc foarte bine cerinţeie deja amintite.

In sau pe elementul absorbant există canale sau conducte prin care trece sau este pompat agentul termic (de cele mai multe ori apa sau un amestec de anti-ingheţ al apei). Pentru ca agenţii termici să poată transporta căldura ernisă de elementul absorbant, trebuie ca elementul absorbant, asemenea conductelor/ canalelor şi racordurilor dintre cele două, să fie un foarte bun conducător termic. Acesta este motivul pentru care elementele absorbante sunt construite din metale care sunt buni conductori termici, precum aluminiul sau cuprul. Acestea sunt sudate sau îmbinate cu conductele, respectiv canalele pentru transportul de apă (acestea din urmă fiind confectionate, de cele mai multe ori, tot din cupru).

Din păcate, energia termică are deseori tendinţa nedorită de a echilibra diferenţele de temperatură prin schimbul de căldură. Astfel, o parte din căldura obţinută de elementul absorbant prin transformarea radiaţiilor solare se pierde din nou în atmosferă. Fiecare proces ce se petrece în cadrul unui colector plat:

  • pierderea radiarilior solare: orice corp, în cazul de faţă elementul absorbant, care este mai cald decât atmosfera inconjurătoare, pierde căldură sub forma unor radiaţii infraroşii cu unde lungi,
  • pierderi prin convectie: în cazul elementelor absorbante fierbinti şi a tuturor corpurilor calde se incălzeşte şi aerul care urcă şi, odată cu el, şi căldura.
  • pierderi prin transfer termic: prin sistemul de fixare al elementului absorbant, prin conducte şi prin suprafaţa de pe spatele elementului absorbant se pierde o parte din căldură.

Pentru reducerea pierderilor, elementul absorbant al colectorilor plaţi este montat într-o carcasă inchisă pe toate părţile (din cauza fenomenului de convectie) şi bine izolată termic (din cauza conducţiei şi radiaţiei termice). Doar pe partea unde cad radiatiile solare colectorul prezintă un inveliş transparent (de obicei din sticlă), înveIişul transparent are roIul de a permite trecerea radiaţiilor solare; pe de altă parte insă, invelişul elementului absorbant are rolul de a o reţine pe cât de mult posibil (efectul de seră). Colectoarele pot avea un randament şi mai mare atunci când izolaţia nu este din materiale termoizolatoare, ci este asemănătoare vidului, la fel ca la termosuri.

Leave a Reply




Enter Captcha Here :