Şi în ceea ce priveşte sistemul de recirculare a agentului termic din instalaţia solară, există mai multe variante conceptuale şi anume sisteme tip          low-flow, matched-fiow şi/sau drain-back. Denumirile indică faptui că fluxu
specific al agentului termic este o caracteristică definitorie pe m2 din suprafaţa colectorului.

4.5.1 High-Flow

Până acum câţiva ani, instalaţiile solare erau cunoscute sub denumirea de instalaţii „high-flow” (flux mai mare – curgere mai mare). Cercetările asupra reciculării optime a agentului termic realizate în anii `70 indicau faptul că gradul optim de valorificare a căldurii s-ar obţine dacă fluxul este cuprins intre 30 şi 70 l/h/m2 din suprafaţa colectorului. Astfel, temperatura din colectar creşte la o recirculare cu mai puţin de 15°C, de obicei fiind cuprinsă între 8 şi 12°C dacă radiaţia este completă. Creşterea temperaturii depinde de setările sistemului de reglare, precum şi de pompă. O creştere mică a temperaturii are avantajul de a rnări gradul de eficienţă a colectorului. Cu toate acestea, agentul termic trebuie recirculat mai des pentru a se evita creşterea temperaturii, adică rezervorul se încălzeşte încet. Aceasta înseamnă că durează mai mult până când temperaturile ajung la un nivel la care pot fi folosite.

4.5.2 Low-Flow

Prin atributul „low-flow” (flux mai mic) sunt descrise acele instalaţii solare care funcţionează pe baza unui flux redus în circuitul solar. ln principiu nu se schimbă nimic la montarea circuitului solar, aşa cum este descrisă in capitolul 3. Acest lucru nu se realizează insă prin simpla amortizare a pompei. Apar insă o serie de diferenţe avantajoase cu premisa ca toate componentele să corespundă optim condiţiilor modificate:

  • Dacă fluxul este redus, temperatura agentului termic creşte foarte mult la fiecare recirculare prin colector, ajungănd şi până la 50°C. Dacă este posibil ca acestă temperatură să ajungă direct în partea superioară a rezervorului, adică în partea destinată consumului, atunci consumatorul poate beneficia foarte repede de apă caldă la o temperatură adecvată; acest lucru înseamnă diminuarea timpului alocat încălzirii ulterioare. Pentru a profita la maxim de acest avantaj se recomandă montarea unui rezervor stratificat pentru conceptele low-flow.
  • La sistemele low-flow se pot utiliza tuburi cu un diametru mic. Acest lucru nu înseamnă numai pierderi termice mai mici prin tuburi, dar şi economisirea de material şi timp.
  • O diferenţă semnificativă fată de sistemele high-flow este reprezentată de hidraulica racordării colectorului, în special în ceea ce priveşte instalaţiile medii şi mari. In timp ce la sistemele high-flow colectorii se racordează de obicei în paralel şi doar câteva în serie (adică unul în spatele celuilalt), la sistemele tip low-flow, lucrurile sunt exact invers; astfel se obţine nu numai o temperatură mare în colector, ci cresc şi pierderile de presiune care trebuie amortizate de pompă. Fluxul semnificativ mai mic presupune la colectorii mai mari un randament redus al

Pentru a evita influentarea negativă a gradului de eficienţă a colectorului ca urmare a temperaturilor mari de evacuare, trebuie să se ia măsuri pentru menţinerea acestor temperaturi la un nivel cât mai scăzut. Astfel, atât stratificarea, cât şi randamentul schimbătorului de căldură din circuitul solar sunt solicitate, ceea ce înseamnă că sunt potrivite pentru schimbătoarele externe de căldură cu plăci. La instalaţiile mari, unde oricum nu se pot folosi decât exclusiv schimbătoare de căldură externe, temperaturile prea mari nu sunt o problernă, instalaţiile mari fiind folosite mai mereu pe baza unui sistem tip low-flow. La instalaţiile mici s-au dezvoltat schimbătoarele interne de căldură, îndeplinind astfel cerinţele şi, mulţumită unei stratificaţii foarte bune, mentin o temperatură redusă în circuitul colectorului.

Cercetări noi efectuate arată faptul că potrivirea componentelor intre ele şi in special stratificarea bună a căldurii in rezervor determină atingerea aceluiaşi câştig energetic la instalaţiile high—şi low-flow. Avantajele conceptului low-flow sunt reprezentate de un randament mai mic al pompei (ceea ce presupune un necesar mai mic de energie), economisiri ale materialului şi reducerea costurilor pentru aceste materiale folosite la tuburi, precum şi pierderi termice mai mici ale tevilor.

4.5.3 Matched-Flow

Conceptul matched-flow (matched flow = flux mediu) funcţionează pe baza principiului care reuneşte avantajele ambelor sisteme anterior amintite, adică prin low-flow se obţin temperaturi suficient de mari pentru consumator, iar prin high-flow se optimizează câştigul de energie. Deoarece diferă insă componentele pentru sistemele high-flow, montarea unui sistem matched-flow este foarte dificilă şi presupune o tehnologie suplimentară de comandă şi reglare. Fuxul specific este cuprins între 10 şi 30 până la 40 l/(mp*h) la sistemele realizate până acum. Există însă un număr restrâns de producători care oferă instalaţii cu acest concept de funcţionare. Odată cu creşterea utilizării sistemelor drain-back (vezi capitolul următor) ar putea creşte şi utilizarea sistemelor matched-flow, căci se pot combina bine între ele.

4.5.4 Drain-Back

O variantă interesantă în ceea ce priveşte dispunerea circuitului solar este sistemul drain-back (=sistem de curgere inapoi). Atunci când instalaţia intră în stagnare (adică pompa stagnează), acest lucru având loc atunci când radiaţia solară nu este suficientă pentru a produce destulă energie sau dacă se întâmplă să cadă curentul sau dacă există risc de ingheţ, colectorii se golesc automat. Agentul termic curge
din colector intr-un rezervor suficient de mare de unde este pompat înapoi în colector cu ajutorui unei pompe la următoarea pornire. La unii producători, recipientul unde se transferă agentul termic în timpul stagnării este acelaşi cu rezervorul sau schimbatorul de caldura.

Este vorba aşadar despre un circuit închis, unde, în afară de agentul termic, se mai află şi o cantitate mare de aer, cunoscut în lumea ştiinţifică sub denumirea de amestec în 2 faze. Avantaje:

  • Rezistent la stagnare: deoarece atunci când instalaţia se află în stagnare intră şi colectorul în stagnare, dispar problemele obişnuite legate de stagnare care apar ca urmare a evaporării lichidului în colector
  • Rezistent la inghet: ca agent termic se poate folosi apă pură, ceea ce înseamnă că nu este necesar niciun fel de amestec antigel.
  • Elemente cornponente mai putine: întrucât în circuitul colectorului se află aer, nu mai sunt necesare ventilele de aerisire din sistem. Nu mai este nevoie nici de supapă de siguranţă sau vas de expansiune cu membrane. Deoarece temperaturiie agentului termic lichid nu sunt aşa de mari, se pot folosi pentru colector şi ţevi din material sintetic ieftin (polietilenă).
  • Punerea în.functiune este foarte simplă: intrucăt nu este necesar niciun fel de amestec antigel şi nu este necesară nici aerisirea sistemului, punerea în funcţiune este foarte simplă. La fel ca la alte instalaţii, toţi producătorii fabrică elemente premontate, adică unitatea drain-back (rezervorul de captare, pompa etc.) este denumită uneori şi „cutia drain-back” şi este deja integrată în rezervor. De multe ori este deja umplută de producător, astfel incăt tot ce mai trebuie să facă instalatorul după ce termină de racordat circuitul colectorului este să pornească pompa.
  • Sistem de funcţionare matched-flow: instalaţiile drain-back pot funcţiona pe baza sistemului matched-flow atâta timp cât pompa este una potrivită, adică debitul agentului termic depinde de radiaţia solară.
  • Proces simplificat de intreţinere: amestecul antigel nu mai trebuie verificat la intervale regulate.

Reversul medaliei constă din următoareie dezavontaje:

  • Este necesar un montaj fără greşeală: colectorii şi tuburile trebuie să aibă un grad permanent de înclinare pentru a funcţiona în stagnare. Altfel există riscul ca resturile de lichid să ingheţe şi să distrugă tuburile. Acesta este motivul principal pentru care sistemele de tip drain-back nu sunt mai deloc întâlnite în Germania, căci la testele de până acum instalaţiile erau distruse de greşelile de montaj. Unii producători indică astfel folosirea antigelului şi pentru sistemele drain-back.
  • Risc de coroziune; dezavantajos este riscul crescut de coroziune al circuitului din cauza aerului. Intrucăt este vorba însă de un sistem închis, acest risc poate fi ţinut sub control.
  • Este necesară montarea unei pompe speciale: recircularea amestecurilor de aer şi apă este problematică, un sistem tip drain-back nu poate funcţiona cu o pompă obisnuita de recirculare, ceea ce inseamna o crestere a costurilor. La instalatiile mai vechi existau multe probleme cu pompele montate, în special îrt ceea ce priveşte zgornotul — încă un motiv pentru care sistemele de acest tip nu sunt aşa de răspândite.
  • Elementele absorbante care se golesc uşor: ca la tevile din circuitul solar şi ţevile din interiorul colectorului trebuie să aibă un grad permanent de înclinare. Pentru aceasta se recomandă tuburile în formă de serpentină sau meandre, în special dacă meandrele nu sunt paralele, ci au un unghi mic.

Sistemele Drain-Back domină piaţa din Olanda de multe decenii,          Germania, acest sistem a fost introdus pe piaţă de firma Buderus, însă după un timp sistemul a fost retras de pe piaţă din cauza problemelor de montaj şi ale pompelor. Din 2003 însă, oferta sistemelar de tip drain-back câştigă din nou teren incurajate şi de problema stagnării; aceste sisteme sunt fabricate acum în principal de firme cum ar fi ESE (European Solar Engineering, Belgia), Rotex, Consolar, Wagner&Co, Canergy şi Solahart.

Lasă un răspuns




Enter Captcha Here :