Diferència entre les revisions de "Energia solar tèrmica"
(Pàgina nova, en el contingut: «thumb|300px|[[Colector solar]] L''''energia solar tèrmica'''<ref>{{ref-web|url=http://www20.gencat.cat/portal/site/mediam...».) |
|||
| (No es mostren 36 edicions intermiges d'5 usuaris) | |||
| Llínea 1: | Llínea 1: | ||
[[Archiu:Solar_heater_dsc00632.jpg|thumb|300px|[[Colector solar]]]] | [[Archiu:Solar_heater_dsc00632.jpg|thumb|300px|[[Colector solar]]]] | ||
| − | L''''energia solar tèrmica'''<ref>{{ref-web|url=http://www20.gencat.cat/portal/site/mediambient/menuitem.198a6bb2151129f04e9cac3bb0c0e1a0/?vgnextchannel=7ba2ae2e687c9210VgnVCM2000009b0c1e0aRCRD&vgnextfmt=default&vgnextoid=7ba2ae2e687c9210VgnVCM2000009b0c1e0aRCRD |títul=energia solar tèrmica |consulta=20/4/2014 |obra= |editor=Generalitat de Catalunya |data= |llengua= }}</ref> és | + | L''''energia solar tèrmica'''<ref>{{ref-web|url=http://www20.gencat.cat/portal/site/mediambient/menuitem.198a6bb2151129f04e9cac3bb0c0e1a0/?vgnextchannel=7ba2ae2e687c9210VgnVCM2000009b0c1e0aRCRD&vgnextfmt=default&vgnextoid=7ba2ae2e687c9210VgnVCM2000009b0c1e0aRCRD |títul=energia solar tèrmica |consulta=20/4/2014 |obra= |editor=Generalitat de Catalunya |data= |llengua= }}</ref> és l'utilisació de la radiació [[solar]] per a, en el cas d'una instalació domèstica, el calfament a baixa [[temperatura]] d'[[aigua]] (o eventualment atres fluïts), destinada a l'us com aigua calenta sanitària o calefacció. Adicionalment, pot usar-se per a alimentar una màquina de refrigeració per absorció, que ampre [[calor]] en lloc d'[[electricitat]] per a condicionar l'[[aire]]. |
| − | Una instalació d'[[energia solar]] tèrmica consta d'un conjunt de plaques, generalment fixes en els seus tres eixos, per les quals discorren uns tubos que s'exponen d'esta forma a la radiació solar. Les característiques constructives responen a la minimisació de les pèrdues d'energia una vegada calfat el fluït que transcorre pels tubos, pel que es troben aïllaments a la [[conducció de calor|conducció]] (buidor o uns atres) i a la [[radiació]] de baixa temperatura. El circuit es completa en un sistema de circulació natural o forçada, un o diversos almagasens per a desacoplar el consum a la producció i generar [[inèrcia tèrmica]] en el sistema, i els mecanismes de control i conducció necessaris. A vegades el sistema està hibridat en una caldera de combustible fòssil o de calfament elèctric per a suplementar l'acció del sol. | + | Una instalació d'[[energia solar]] tèrmica consta d'un conjunt de plaques, generalment fixes en els seus tres eixos, per a les quals discorren uns tubos que s'exponen d'esta forma a la radiació solar. Les característiques constructives responen a la minimisació de les pèrdues d'energia una vegada calfat el fluït que transcorre pels tubos, pel que es troben aïllaments a la [[conducció de calor|conducció]] (buidor o uns atres) i a la [[radiació]] de baixa temperatura. El circuit es completa en un sistema de circulació natural o forçada, un o diversos almagasens per a desacoplar el consum a la producció i generar [[inèrcia tèrmica]] en el sistema, i els mecanismes de control i conducció necessaris. A vegades el sistema està hibridat en una caldera de combustible fòssil o de calfament elèctric per a suplementar l'acció del sol. |
| − | + | Ademés del seu us com aigua calenta sanitària, calefacció i refrigeració (per mig de màquina d'absorció), l'us de plaques solars tèrmiques ha proliferat per al calfament de piscines exteriors residencials, en països a on la llegislació impedix l'us d'energies d'atre tipo per ad estefi. | |
| − | L'atra forma d'aprofitament de l'energia solar tèrmica és | + | L'atra forma d'aprofitament de l'energia solar tèrmica és per a produir energia elèctrica calfant un fluït en el Sol. Este fluït calent entra en contacte en aigua dins de l'intercanviador de calor i produïx vapor que mou una turbina acoplada a un alternador. L'electricitat produïda és transforma a alt voltage i es bolca a la ret elèctrica. |
| − | ==Definició== | + | == Definició == |
| − | L''''Energia solar tèrmica''' consistix en l'aprofitament de la radiació provinent del sol per produir calor. La intensitat d'esta [[radiació solar]], es mesura per mig de dos paràmetros físics: | + | L''''Energia solar tèrmica''' consistix en l'aprofitament de la radiació provinent del sol per a produir calor. La intensitat d'esta [[radiació solar]], es mesura per mig de dos paràmetros físics: |
'''[[Insolació (meteorologia)|Insolació]]''', que és l'Energia mijana diària, expressada en kWh/m² dia, i | '''[[Insolació (meteorologia)|Insolació]]''', que és l'Energia mijana diària, expressada en kWh/m² dia, i | ||
'''[[Radiació tèrmica]]''', que és la potència instantànea sobre la superfície horisontal, expressada en kW/m². | '''[[Radiació tèrmica]]''', que és la potència instantànea sobre la superfície horisontal, expressada en kW/m². | ||
| − | La calor produïda, pot aprofitar-se per us domèstic o be per la producció d'energia mecànica i per tant, produir electricitat. Una de les aplicacions més esteses és el que es coneix com aigua calenta sanitària (ACS) que consistix en l'aprofitament d'esta calor per calfar un fluït (aigua) a temperatures inferiors a 80ºC. | + | La calor produïda, pot aprofitar-se per a us domèstic o be per a la producció d'energia mecànica i per tant, produir electricitat. Una de les aplicacions més esteses és el que es coneix com aigua calenta sanitària (ACS) que consistix en l'aprofitament d'esta calor per calfar un fluït (aigua) a temperatures inferiors a 80ºC. |
| − | ==Components de la instalació== | + | == Components de la instalació == |
Una instalació Solar Tèrmica està formada per captadors solars, un circuit primari i secundari, bescanviador de calor, acumulador, bombes, vas d'expansió, canonades i un panel de control principal. | Una instalació Solar Tèrmica està formada per captadors solars, un circuit primari i secundari, bescanviador de calor, acumulador, bombes, vas d'expansió, canonades i un panel de control principal. | ||
| − | ===Captadors solars=== | + | === Captadors solars === |
Els captadors solars són els elements que capturen la [[radiació solar]] i la convertixen en energia tèrmica, en calfor. Com a captadors solars es coneixen els de placa plana, els de tubos de buit i els captadors absorbidors sense protecció ni aïllament. Els sistemes de captació plans (o de placa plana) en coberta de vidre són els comuns majoritàriament en la producció d'aigua calenta sanitària ACS. El vidre deixa passar els raigs del Sol, estos calfen uns tubos metàlics que transmeten la calor al líquit de dins. Els tubos són de color fosc, ya que les superfícies fosques calfen més. | Els captadors solars són els elements que capturen la [[radiació solar]] i la convertixen en energia tèrmica, en calfor. Com a captadors solars es coneixen els de placa plana, els de tubos de buit i els captadors absorbidors sense protecció ni aïllament. Els sistemes de captació plans (o de placa plana) en coberta de vidre són els comuns majoritàriament en la producció d'aigua calenta sanitària ACS. El vidre deixa passar els raigs del Sol, estos calfen uns tubos metàlics que transmeten la calor al líquit de dins. Els tubos són de color fosc, ya que les superfícies fosques calfen més. | ||
| − | El vidre que cobrix el captador no | + | El vidre que cobrix el captador no a soles protegix la instalació sino que també permet conservar el calfor tot produint un [[efecte hivernàcul]] que millora el rendiment del captador. |
Estan formats d'una carcassa d'alumini tancada i resistent a ambients marins, un marc d'alumini eloxat, una junta perimetral lliure de silicones, aïllant tèrmic respectuós en el mig ambient de llana de roca, coberta de vidre solar d'alta transparència, i finalment per tubos soldats ultrasònics. | Estan formats d'una carcassa d'alumini tancada i resistent a ambients marins, un marc d'alumini eloxat, una junta perimetral lliure de silicones, aïllant tèrmic respectuós en el mig ambient de llana de roca, coberta de vidre solar d'alta transparència, i finalment per tubos soldats ultrasònics. | ||
| Llínea 27: | Llínea 27: | ||
Els colectors solars es componen dels següents elements: | Els colectors solars es componen dels següents elements: | ||
| − | * '''Coberta:''' És transparent, pot ser-hi present o no. Generalment és de vidre | + | * '''Coberta:''' És transparent, pot ser-hi present o no. Generalment és de vidre encara que que també s'utilisen de plàstic, ya que és menys car i manejable, pero ha de ser un plàstic especial. La seua funció és minimisar les pèrdues per [[convecció]] i [[radiació]] i per això ha de tindre una [[transmitància]] solar el més alta possible. |
* '''Canal d'aire:''' És un espai (buit o no) que separa la coberta de la placa absorbent. El seu espessor s'ha de calcular tenint en conte per tal d'equilibrar les pèrdues per [[convecció]] i les altes temperatures que es poden produir si és massa estret. | * '''Canal d'aire:''' És un espai (buit o no) que separa la coberta de la placa absorbent. El seu espessor s'ha de calcular tenint en conte per tal d'equilibrar les pèrdues per [[convecció]] i les altes temperatures que es poden produir si és massa estret. | ||
| Llínea 37: | Llínea 37: | ||
* '''Capa aïllant:''' La finalitat de la capa aïllant és recobrir el sistema per tal d'evitar i minimisar pèrdues. Per qué l'aïllament siga el millor possible, el material aïllant haurà de tindre una baixa conductivitat tèrmica. | * '''Capa aïllant:''' La finalitat de la capa aïllant és recobrir el sistema per tal d'evitar i minimisar pèrdues. Per qué l'aïllament siga el millor possible, el material aïllant haurà de tindre una baixa conductivitat tèrmica. | ||
| − | ====Captadors solars de placa plana==== | + | ==== Captadors solars de placa plana ==== |
L'[[ànima (estructura)|ànima]] del sistema és un reixa vertical de tubos metàlics, per simplificar, que conduïxen l'aigua freda en paralel, conectats per baix per un tubo horisontal a la presa d'aigua freda i per dalt per un atre de similar al retorn. | L'[[ànima (estructura)|ànima]] del sistema és un reixa vertical de tubos metàlics, per simplificar, que conduïxen l'aigua freda en paralel, conectats per baix per un tubo horisontal a la presa d'aigua freda i per dalt per un atre de similar al retorn. | ||
| Llínea 44: | Llínea 44: | ||
En alguns models, els tubos verticals estan soldats a una placa metàlica per aprofitar la insolació entre tubo i tubo. | En alguns models, els tubos verticals estan soldats a una placa metàlica per aprofitar la insolació entre tubo i tubo. | ||
| − | ====Captadors solars de tubos de buit "tot vidre"==== | + | ==== Captadors solars de tubos de buit "tot vidre" ==== |
| − | En este sistema els tubos metàlics del sistema precedent se substituïxen per tubos de vidre, encapsulats, d'un en un, en un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit com a aïllament. Els grans aventages que presenten estos tipos de captadors són el seu alt rendiment i que, en el cas que un dels tubos es fes malbé, no cal canviar tot el panel per un de nou, sino que | + | En este sistema els tubos metàlics del sistema precedent se substituïxen per tubos de vidre, encapsulats, d'un en un, en un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit com a aïllament. Els grans aventages que presenten estos tipos de captadors són el seu alt rendiment i que, en el cas que un dels tubos es fes malbé, no cal canviar tot el panel per un de nou, sino que a soles cal canviar el tubo afectat. Per contra, com a inconvenient tenim que, en relació en els de placa plana, estos resulten més cars. |
| − | ====Captadors solars de tubos de buit en "tubos de calor" per canvi de fase==== | + | ==== Captadors solars de tubos de buit en "tubos de calor" per canvi de fase ==== |
Este sistema aprofita el canvi de fase de vapor a líquit dins de cada tubo, per lliurar energia a un segon circuit de líquit de transport. | Este sistema aprofita el canvi de fase de vapor a líquit dins de cada tubo, per lliurar energia a un segon circuit de líquit de transport. | ||
| − | Els elements són tubos tancats, normalment de coure, que contenen el líquit que, en calfar-se pel sol, [[ebullició|bull]] i es convertix en vapor que puja a la part superior on hi ha un capçal més ample (zona de [[condensació]]), que en la part exterior està en contacte en líquit transportador, que sent més fret que el vapor del tubo en capta la calor i provoca que el vapor es condense i caiga a la part baixa del tubo per tornar a començar el cicle. | + | Els elements són tubos tancats, normalment de coure, que contenen el líquit que, en calfar-se pel sol, [[ebullició|bull]] i es convertix en vapor que puja a la part superior a on hi ha un capçal més ample (zona de [[condensació]]), que en la part exterior està en contacte en líquit transportador, que sent més fret que el vapor del tubo en capta la calor i provoca que el vapor es condense i caiga a la part baixa del tubo per tornar a començar el cicle. |
| − | El líquit del tubo pot ser aigua que, havent-ne reduït la pressió fent un buit parcial, tindrà un punt d'ebullició baix per treballar | + | El líquit del tubo pot ser aigua que, havent-ne reduït la pressió fent un buit parcial, tindrà un punt d'ebullició baix per treballar inclús en la insolació dels [[infrarroig|rajos infrarrojos]] en cas de núvol. |
El ''tubo de calor'' es pot embolicar en una jaqueta de materials especials per minimisar les pèrdues per irradiació. | El ''tubo de calor'' es pot embolicar en una jaqueta de materials especials per minimisar les pèrdues per irradiació. | ||
| − | El ''tubo de calor'' es tanca dins un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit per aïllar. Se solen | + | El ''tubo de calor'' es tanca dins un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit per aïllar. Se solen usar tubos de vidre resistent, per reduir els danys en cas de chicotetes [[pedregada|pedregades]]. |
| − | ===Circuit primari=== | + | === Circuit primari === |
| − | El circuit primari, és circuit tancat, transporta la calfor des del captador fins a l'acumulador (sistema que almagasena calor). El líquit calfat (aigua o una barreja de substàncies que puguen transportar la calfor) porta la calor fins a l'acumulador. Un cop refredat, retorna al colector per tornar-se a calfar, i | + | El circuit primari, és circuit tancat, transporta la calfor des del captador fins a l'acumulador (sistema que almagasena calor). El líquit calfat (aigua o una barreja de substàncies que puguen transportar la calfor) porta la calor fins a l'acumulador. Un cop refredat, retorna al colector per tornar-se a calfar, i aixina successivament. |
| − | ===Bescanviador de calor=== | + | === Bescanviador de calor === |
| − | El bescanviador de calor calfa l'aigua de consum a través de la calor captada de la radiació solar. Se situa al circuit primari, al seu extrem. Té forma de serpentí, ya que | + | El bescanviador de calor calfa l'aigua de consum a través de la calor captada de la radiació solar. Se situa al circuit primari, al seu extrem. Té forma de serpentí, ya que aixina, se conseguix aumentar la superfície de contacte i per tant, l'eficiència. |
L'aigua que entra a l'acumulador, sempre que estiga més freda que el serpentí, se calfarà. Esta aigua, calfada en hores de Sol, mos quedarà disponible pel consum posterior. | L'aigua que entra a l'acumulador, sempre que estiga més freda que el serpentí, se calfarà. Esta aigua, calfada en hores de Sol, mos quedarà disponible pel consum posterior. | ||
| − | ===Acumulador=== | + | === Acumulador === |
| − | L'acumulador és un depòsit on s'acumula l'aigua calfada útil pel consum. Té una entrada per l'aigua freda i una | + | L'acumulador és un depòsit a on s'acumula l'aigua calfada útil pel consum. Té una entrada per l'aigua freda i una eixida per la calenta. La freda entra per baix de l'acumulador a on es troba en el bescanviador, a mesura que se calfa es desplaça cap a dalt, que és des d'a on eixirà l'aigua calenta per al consum. |
Internament dispon d'un sistema per evitar l'efecte corrosiu de l'aigua calenta almagasenada sobre els materials. Per fora té una capa de material aïllant que evita pèrdues de calor i està cobert per un material que protegix l'aïllament de possibles humitats i cops. | Internament dispon d'un sistema per evitar l'efecte corrosiu de l'aigua calenta almagasenada sobre els materials. Per fora té una capa de material aïllant que evita pèrdues de calor i està cobert per un material que protegix l'aïllament de possibles humitats i cops. | ||
| − | ===Circuit secundari=== | + | === Circuit secundari === |
El circuit secundari o de consum, (circuit obert), entra aigua freda de suministrament i per l'atre extrem l'aigua calfada es consumix (ducha, lavabo,...). L'aigua freda passa per l'acumulador primerament, on calfa l'aigua calenta fins a arribar a una certa temperatura. Les canonades d'aigua calenta de l'exterior, han d'estar cobertes per aïllants. | El circuit secundari o de consum, (circuit obert), entra aigua freda de suministrament i per l'atre extrem l'aigua calfada es consumix (ducha, lavabo,...). L'aigua freda passa per l'acumulador primerament, on calfa l'aigua calenta fins a arribar a una certa temperatura. Les canonades d'aigua calenta de l'exterior, han d'estar cobertes per aïllants. | ||
| − | ===Bombes=== | + | === Bombes === |
| − | Les bombes, en cas que la instalació siga de circulació forçada, són de tipo recirculació (sol haver-hi dos per circuit), treballant una la mitat del dia, i la parella, la mitat del temps restant. La instalació consta dels rellonges que porten el funcionament del sistema, fan l'intercanvi de les bombes, per tal que una treballe les 12 hores primeres i l'atra les 12 hores restants. Si hi ha dos bombes en funcionament, hi ha l'aventage que en cas que una deixe de funcionar, hi ha la substituta, de manera que | + | Les bombes, en cas que la instalació siga de circulació forçada, són de tipo recirculació (sol haver-hi dos per circuit), treballant una la mitat del dia, i la parella, la mitat del temps restant. La instalació consta dels rellonges que porten el funcionament del sistema, fan l'intercanvi de les bombes, per tal que una treballe les 12 hores primeres i l'atra les 12 hores restants. Si hi ha dos bombes en funcionament, hi ha l'aventage que en cas que una deixe de funcionar, hi ha la substituta, de manera que aixina no es pot parar el procés davant de la fallada d'una d'estes. L'atre motiu a considerar, és que gràcies a este intercanvi la bomba no sofrix tant, sino que se la deixa descansar, refredar, i quan torna a estar en bon estat (despuix de les 12 hores) es torna a posar en marcha. Això ocasiona que les bombes puguen allargar durant més el temps de funcionament sense haver-hi de fer cap tipo de manteniment previ. |
En total i tal com es definix anteriorment, sol haver-hi 4 bombes, dos en cada circuit. Dos al circuit primari que bomben l'aigua dels colectors i les atres dos al circuit secundari que bomben l'aigua dels acumuladors, en el cas d'una instalació de tipo circulació forçada. | En total i tal com es definix anteriorment, sol haver-hi 4 bombes, dos en cada circuit. Dos al circuit primari que bomben l'aigua dels colectors i les atres dos al circuit secundari que bomben l'aigua dels acumuladors, en el cas d'una instalació de tipo circulació forçada. | ||
| − | ===Vas d'expansió=== | + | === Vas d'expansió === |
El vas d'expansió absorbix variacions de volum del fluït caloportador, el qual circula pels conductes del captador, mantenint la pressió adequada i evitant pèrdues de la massa del fluït. | El vas d'expansió absorbix variacions de volum del fluït caloportador, el qual circula pels conductes del captador, mantenint la pressió adequada i evitant pèrdues de la massa del fluït. | ||
És un recipient en una cambra de gas separada de la de líquits i en una pressió inicial la qual va en funció de l'altura de la instalació. | És un recipient en una cambra de gas separada de la de líquits i en una pressió inicial la qual va en funció de l'altura de la instalació. | ||
| Llínea 85: | Llínea 85: | ||
El que més s'utilisa és en vas d'expansió tancat en membrana, sense transferència de massa a l'exterior del circuit. | El que més s'utilisa és en vas d'expansió tancat en membrana, sense transferència de massa a l'exterior del circuit. | ||
| − | ===Canonades=== | + | === Canonades === |
Les canonades de la instalació es troben recobertes d'un aïllant tèrmic per evitar pèrdues de calor en l'entorn. | Les canonades de la instalació es troben recobertes d'un aïllant tèrmic per evitar pèrdues de calor en l'entorn. | ||
| − | ===Panel de control=== | + | === Panel de control === |
Es dispon també d'un panel principal de control a la instalació, on es mostren les Temperatures en cada instant (un regulador tèrmic), de manera que puga controlar-se el funcionament del sistema en qualsevol moment. Apareixen també els rellonges encarregats de l'intercanvi de bombes. | Es dispon també d'un panel principal de control a la instalació, on es mostren les Temperatures en cada instant (un regulador tèrmic), de manera que puga controlar-se el funcionament del sistema en qualsevol moment. Apareixen també els rellonges encarregats de l'intercanvi de bombes. | ||
| − | ==Tipo d'instalacions== | + | == Tipo d'instalacions == |
Es coneixen dos tipos principals d'instalacions solars tèrmiques, la de circulació natural i de circulació forçada. | Es coneixen dos tipos principals d'instalacions solars tèrmiques, la de circulació natural i de circulació forçada. | ||
| − | === | + | === Sistema solar tèrmic de tipo circulació natural o Termosifó === |
| − | En incidir la radiació solar al captador, transferix la seua energia al fluït contingut en este, que aumenta la seua temperatura i disminuïx | + | En incidir la radiació solar al captador, transferix la seua energia al fluït contingut en este, que aumenta la seua temperatura i disminuïx aixina la seua densitat. S'origina, per tant, una diferència tèrmica entre el líquit en el captador i el líquit en l'acumulador (situat a major altura), iniciant-se de forma natural una circulació del fluït calent en direcció a l'acumulador. |
És a dir, este sistema no requerix de bomba de recirculació i generalment treballa en la pressió de la xàrcia. Respecte als costs operatius és el més econòmic, el seu cost és zero. | És a dir, este sistema no requerix de bomba de recirculació i generalment treballa en la pressió de la xàrcia. Respecte als costs operatius és el més econòmic, el seu cost és zero. | ||
| − | === | + | === Sistema solar tèrmic de tipo circulació forçada === |
| − | En este tipo de sistema, la circulació del líquit tèrmic pel captador i | + | En este tipo de sistema, la circulació del líquit tèrmic pel captador i pel restant de circuit se conseguix per mig d'una bomba de circulació en la regulació corresponent. Esta regulació se conseguix sempre a través d'un termostat diferencial, per mig del diferencial de temperatures. |
La circulació forçada, en canvi, presenta un chicotet cost operatiu produït pel treball de la bomba. Els seus usos són en qualsevol tipo d'instalació tant residencial com industrial, especialment quan es requerix grans volums d'aigua. | La circulació forçada, en canvi, presenta un chicotet cost operatiu produït pel treball de la bomba. Els seus usos són en qualsevol tipo d'instalació tant residencial com industrial, especialment quan es requerix grans volums d'aigua. | ||
| − | ==Funcionament de la instalació== | + | == Funcionament de la instalació == |
| − | El procés tal com s'ha descrit anteriorment es du a terme en 2 circuits independents, un primari i un secundari. L'energia tèrmica (calor) procedent dels rajos solars arriba als captadors, calfant el fluït que circula pel seu interior (aigua en anticongelant). Esta energia en forma d'aigua calenta és intercanviada fins a un atre circuit on és acumulada a un depòsit acumulador fins a poder ser utilisada com a ACS (aigua calenta sanitària). | + | El procés tal com s'ha descrit anteriorment es du a terme en 2 circuits independents, un primari i un secundari. L'energia tèrmica (calor) procedent dels rajos solars arriba als captadors, calfant el fluït que circula pel seu interior (aigua en anticongelant). Esta energia en forma d'aigua calenta és intercanviada fins a un atre circuit a on és acumulada a un depòsit acumulador fins a poder ser utilisada com a ACS (aigua calenta sanitària). |
El fluït que circula pels colectors és aigua destilada o desionisada en Etilenglicol o Propilenglicol. Al circuit secundari, l'aigua freda d'entrada a l'acumulador, és aigua de xàrcia, per tant, al no ser aigua tractada, s'ha de protegir davant la corrosió. | El fluït que circula pels colectors és aigua destilada o desionisada en Etilenglicol o Propilenglicol. Al circuit secundari, l'aigua freda d'entrada a l'acumulador, és aigua de xàrcia, per tant, al no ser aigua tractada, s'ha de protegir davant la corrosió. | ||
| − | ==Principis físics que intervenen en el funcionament del captador solar de placa plana== | + | == Principis físics que intervenen en el funcionament del captador solar de placa plana == |
| − | ===Efecte hivernàcul=== | + | === Efecte hivernàcul === |
La radiació solar incident en una placa plana, pot ser parcialment absorbida pel cos. Aquella que no s'absorbix és reflectida o travessa (travessa, afecta principalment als cossos transparents). | La radiació solar incident en una placa plana, pot ser parcialment absorbida pel cos. Aquella que no s'absorbix és reflectida o travessa (travessa, afecta principalment als cossos transparents). | ||
| Llínea 120: | Llínea 120: | ||
* L'àngul d'incidència dels raigs solars. | * L'àngul d'incidència dels raigs solars. | ||
| − | La major part de la [[radiació solar]] està compresa entre 0,3 i 2,4 μm, per això passa per un vidre. Un cos es transparent, | + | La major part de la [[radiació solar]] està compresa entre 0,3 i 2,4 μm, per això passa per un vidre. Un cos es transparent, a soles per a radiacions en llongitut d'ona entre 0,3 i 3 μm. |
| − | El vidre de la placa ha de ser opac, perqué | + | El vidre de la placa ha de ser opac, perqué aixina se calfa en ser impactat per la radiació solar i emet radiacions compreses entre 4,5 i 7,2 μm, esta radiació és absorbida per l'absorbidor. |
Les qualitats que cal exigir a un material pera fer-lo servir com a coberta de captadors solars: | Les qualitats que cal exigir a un material pera fer-lo servir com a coberta de captadors solars: | ||
| Llínea 138: | Llínea 138: | ||
La coberta fa l'[[efecte hivernàcul]] i minimisa l'intercanvi de calor per convecció entre l'interior i l'exterior del captador. | La coberta fa l'[[efecte hivernàcul]] i minimisa l'intercanvi de calor per convecció entre l'interior i l'exterior del captador. | ||
| − | ===Cos negre=== | + | === Cos negre === |
El [[cos negre]] és un atre principi físic que permet el funcionament d'un captador solar tèrmic, una superfície negra i mate, captà millor l'energia que qualsevol atre color. És per això, que les superfícies fosques són les millors com a captadors de l'energia radiada pel sol. | El [[cos negre]] és un atre principi físic que permet el funcionament d'un captador solar tèrmic, una superfície negra i mate, captà millor l'energia que qualsevol atre color. És per això, que les superfícies fosques són les millors com a captadors de l'energia radiada pel sol. | ||
| − | L'absorbidor està format per una superfície metàlica que permet l'intercanvi de calor | + | L'absorbidor està format per una superfície metàlica que permet l'intercanvi de calor en l'aigua o fluït que volem calfar. En l'absorbidor impacta la radiació que ha travessat el vidre de la coberta. |
| − | Per tal d'aprofitar al màxim | + | Per tal d'aprofitar al màxim este principi els fabricants de captadors enfosquixen l'absorbidor dels seus models seguint principalment dos tècniques: |
| − | * Pintures calòriques (que | + | * Pintures calòriques (que resistixen les temperatures de treball superiors als 100ºC). |
| − | * Tractaments selectius (basats en deposicions electroquímiques o pintures | + | * Tractaments selectius (basats en deposicions electroquímiques o pintures en òxits metàlics que tenen la virtut de, a més de ser bons captadors de la radiació, tindre una baixa emissivitat). |
| − | A les nostres | + | A les nostres latituts, la majoria dels fabricants opten per l'opció de pintar l'absorbidor, ya que l'augment de cost dels tractaments selectius no queda compensat per l'augment de rendiment dels captadors. |
| − | Si fem passar aigua a través de l'absorbidor, | + | Si fem passar aigua a través de l'absorbidor, este va prenent la calfor captada i arriba a una temperatura més baixa que la d'equilibri estàtic. Esta cessió de calor serà per conducció. |
===Aïllament=== | ===Aïllament=== | ||
El tercer dels principis físics que intervenen en el funcionament dels captadors és l'aïllament del conjunt respecte l'exterior, format normalment per un revestiment intern de la capsa contenidor. | El tercer dels principis físics que intervenen en el funcionament dels captadors és l'aïllament del conjunt respecte l'exterior, format normalment per un revestiment intern de la capsa contenidor. | ||
| − | ==Sistema auxiliar o de | + | ==Sistema auxiliar o de soport== |
| − | És aquell sistema que s'activa quan l'aigua no arriba a la temperatura | + | És aquell sistema que s'activa quan l'aigua no arriba a la temperatura desijada degut a la poca radiació Solar. Este pot ser: |
| − | * Un sistema de | + | * Un sistema de soport integrat a l'acumulador (resistència elèctrica). |
| − | * | + | * Bascanviador en un sistema de soport (com una caldera). |
| − | * Calderes de gas | + | * Calderes de gas conectades al circuit secundari. |
| − | == | + | == Aventages i desaventages del procés == |
| − | L'energia tèrmica a partir del Sol és l'energia més neta que | + | L'energia tèrmica a partir del Sol és l'energia més neta que existix, és a dir, no repercutix sobre el mig ambient i a més a més, no requerix cap mena de transformacions ni produccions adicionals. |
Presenta molts aventages entre els quals destaquen: | Presenta molts aventages entre els quals destaquen: | ||
| Llínea 183: | Llínea 183: | ||
Respecte als desaventages de la dita instalació es destaquen els següents: | Respecte als desaventages de la dita instalació es destaquen els següents: | ||
| − | * El major inconvenient és l'impacte visual, és a dir en l'estètica del mig. | + | * El major inconvenient és l'impacte visual, és a dir en l'estètica del mig. Pero encara que aixina, els panels posseïxen propietats adaptables que poden conseguir que estiguen el més integrats possible al mig que els envolta. |
* L'energia Solar és intermitent (no està present de nit) i les variacions atmosfèriques (pluja, núvols, neu, boira) afecten el seu rendiment. | * L'energia Solar és intermitent (no està present de nit) i les variacions atmosfèriques (pluja, núvols, neu, boira) afecten el seu rendiment. | ||
| − | * Un atre inconvenient és la inversió inicial que poques persones s'atrevixen a realisar ( | + | * Un atre inconvenient és la inversió inicial que poques persones s'atrevixen a realisar (encara que ara ya comença a ser obligatori en les instalacions de nova construcció). Per això és necessari brindar la suficient informació per demostrar que la inversió inicial s'amortisa a mijà termine, i despuix genera una zona d'estalvi que s'allargal restant de la vida útil d'estes sistemes, que va de 15 a 20 anys. |
| − | ==Rendiment de la instalació== | + | == Rendiment de la instalació == |
Els mesos de major rendiment són els mesos d'estiu, ya que són els millors a nivell solar (inclinació, orientació). Quan interessa aumentar el rendiment a l'hivern (en perjuí del rendiment a l'estiu), se solen posar inclinacions per sobre del grau de latitut. | Els mesos de major rendiment són els mesos d'estiu, ya que són els millors a nivell solar (inclinació, orientació). Quan interessa aumentar el rendiment a l'hivern (en perjuí del rendiment a l'estiu), se solen posar inclinacions per sobre del grau de latitut. | ||
| Llínea 200: | Llínea 200: | ||
η<sub>0</sub>: rendiment òptic (segons fabricant) | η<sub>0</sub>: rendiment òptic (segons fabricant) | ||
| − | K<sub>1</sub>, K<sub>2</sub>: coeficients de pèrdua de calor expressats en [W/(m²·K)], [W/(m²·K²)] respectivament ( | + | K<sub>1</sub>, K<sub>2</sub>: coeficients de pèrdua de calor expressats en [W/(m²·K)], [W/(m²·K²)] respectivament (senyes segons fabricant) |
| − | ∆T = (Tª dels colectors | + | ∆T = (Tª dels colectors despuix de calfar-se [K]) – (Tª ambient [K]) |
I = Irradiació [W/m²] | I = Irradiació [W/m²] | ||
| − | ==Manteniment de la | + | == Manteniment de la instalació == |
La garantia de funcionament d'este tipo d'instalacions és de tres anys. Tot i això, un cop passats estes tres anys, el manteniment que cal fer-hi és bastant reduït. A continuació es mostra la taula del manteniment necessari que es requerix: | La garantia de funcionament d'este tipo d'instalacions és de tres anys. Tot i això, un cop passats estes tres anys, el manteniment que cal fer-hi és bastant reduït. A continuació es mostra la taula del manteniment necessari que es requerix: | ||
| − | * '''Neteja:''' La superfície de captació requerix que | + | * '''Neteja:''' La superfície de captació requerix que estiga neta. |
* '''Anticorrosió:''' Les estructures han de portat la protecció adequada davant la corrosió i rovell. | * '''Anticorrosió:''' Les estructures han de portat la protecció adequada davant la corrosió i rovell. | ||
* '''Aïllaments:''' Vigilar que els elements de la instalació (canonades, captadors i acumuladors), tinguen els respectius aïllaments en bon estat. | * '''Aïllaments:''' Vigilar que els elements de la instalació (canonades, captadors i acumuladors), tinguen els respectius aïllaments en bon estat. | ||
| − | * '''Manòmetres i termòmetres:''' Ajustar les pressions i temperatures dels circuits que es | + | * '''Manòmetres i termòmetres:''' Ajustar les pressions i temperatures dels circuits que es desigen i vigilar que funcionen en bon estat. |
| − | * ''' | + | * '''Sobrecalfaments:''' Assegurar l'adequat funcionament dels sistemes perqué no hi haja sobrecalfaments |
| − | Cal fer també revisions generals de la | + | Cal fer també revisions generals de la instalació, com són revisions de les fixacions dels captadors i d'atres, fer un bon manteniment de la caldera i controlar tot tipo de pèrdues que hi puga haver al circuit de consum. |
| − | |||
| − | En una central tèrmica es | + | == Centrals solars tèrmiques == |
| + | En una central tèrmica es produïx energia elèctrica aprofitant l'energia del Sol per calfar un fluït. Este fluït calent entra en contacte en aigua dins de l'intercanviador de calor i produïx vapor que mou una turbina acoplada a un alternador. L'electricitat produïda és transforma a alt voltage i es bolca a la xàrcia elèctrica. A l'eixemple de baix hi ha la planta d'Andasol.<ref name=dos>{{ref-web |url=http://www.nrel.gov/csp/solarpaces/project_detail.cfm/projectID=117 |títul=Senyes tècniques planta Andasol3 |obra=Andasol-3 |editor=NREL |data= 8 d'octubre de 2013 |llengua=anglés }}</ref> En esta planta el fluït és un oli mineral (òxit de difenil) que se calfa en els concentradors a elevada temperatura, es bombejat fins els depòsits de sal i cedix una part del calor que s'almagasena durant el dia, cosa que permet produir energia elèctrica durant 7,5 hores de nit en el calor acumulat als depòsits de sal. El fluït (oli) que surt dels depòsits de sal es dirigix a uns atres intercanviadors de calor a on passa per uns tubos per fora dels quals circula aigua que se calfa, es transforma en vapor i mou la turbina. | ||
[[Archiu:Planta Andasol2.png|{700}px|Planta solar tèrmica d'Andasol]] | [[Archiu:Planta Andasol2.png|{700}px|Planta solar tèrmica d'Andasol]] | ||
| − | ==Aventages de les centrals solars tèrmiques== | + | |
| + | == Aventages de les centrals solars tèrmiques == | ||
* No presenten quasi impacte ecològic. | * No presenten quasi impacte ecològic. | ||
| Llínea 227: | Llínea 228: | ||
* Contribuïx a reduir el CO2. | * Contribuïx a reduir el CO2. | ||
* Pot funcionar produint electricitat 24 hores al dia sempre que no estiga nuvolat durant el dia. | * Pot funcionar produint electricitat 24 hores al dia sempre que no estiga nuvolat durant el dia. | ||
| − | ==Desaventages de les centrals solars tèrmiques== | + | |
| + | == Desaventages de les centrals solars tèrmiques == | ||
* L'energia solar tèrmica encara no arriba al nivell de rendabilitat de la eòlica ni de la fotovoltaica i li caldran ajudes durant 10 anys. | * L'energia solar tèrmica encara no arriba al nivell de rendabilitat de la eòlica ni de la fotovoltaica i li caldran ajudes durant 10 anys. | ||
| − | |||
| − | |||
| − | + | == Índex de Radiació Sola r== | |
| + | No tota la radiació provinent del Sol pot ser aprofitada, ya que una bona part no arriba a la superfície terrestre. La radiació que incidix per unitat de superfície, és lo que se nomena irradiació. Esta, varia segons la situació geogràfica. En l'equador, poden obtindre's valors de 300 W/m², mentres que als pols, els valors acostumen a moure's al voltant dels 100 W/m². Per lo que fa als valors corresponents a la franja del territori Espanyol, estes oscilen entre els 150 i els 200 W/m². | ||
| − | L'índex de radiació solar és un paràmetro a | + | L'índex de radiació solar és un paràmetro a tindre en conte a l'hora de plantejar la instalació de panels solars (afecta al rendiment). |
| − | ==Estadístiques== | + | == Estadístiques == |
| − | El fet d' | + | El fet d'instalar plaques solars encara és un sistema escàs, ya que les estadístiques realisades en l'any 2002 mostren que en Espanya existixen 282.300 m² de panels solars tèrmics, valor molt inferior als 12.844.900 m² totals d'Europa.<ref name="Energía Solar Térmica en la edificación">Energía Solar Térmica en la edificación. José M. Fernández Salgado y Vicente Gallardo Rodríguez. Editorial AMV ediciones. Madrid, 2004</ref> |
| − | + | Encara que en els últims anys, s'ha produït un notable aument d'instalacions d'este tipo, degut a la major sensibilitat de la població en general, a la disminució dels costs d'estos equips i a l'entrada en vigor del nou Còdic Tècnic de l'Edificació (CTE), el qual obliga a les noves construccions a instalar sistemes d'aprofitament d'energia solar tèrmica. | |
== Referències == | == Referències == | ||
{{referències}} | {{referències}} | ||
| − | ==Enllaços d'interés== | + | == Enllaços d'interés == |
| − | *[http://www.pangea.org/atex/ Proyecte energia solar tèrmica] | + | * [http://www.pangea.org/atex/ Proyecte energia solar tèrmica] |
| − | *[http://www.portalsolar.com/ Portal Solar] | + | * [http://www.portalsolar.com/ Portal Solar] |
| − | *[http://www.solarweb.net/ Solar Web] | + | * [http://www.solarweb.net/ Solar Web] |
[[Categoria:Energia solar]] | [[Categoria:Energia solar]] | ||
Última revisió del 16:52 25 jul 2024
L'energia solar tèrmica[1] és l'utilisació de la radiació solar per a, en el cas d'una instalació domèstica, el calfament a baixa temperatura d'aigua (o eventualment atres fluïts), destinada a l'us com aigua calenta sanitària o calefacció. Adicionalment, pot usar-se per a alimentar una màquina de refrigeració per absorció, que ampre calor en lloc d'electricitat per a condicionar l'aire.
Una instalació d'energia solar tèrmica consta d'un conjunt de plaques, generalment fixes en els seus tres eixos, per a les quals discorren uns tubos que s'exponen d'esta forma a la radiació solar. Les característiques constructives responen a la minimisació de les pèrdues d'energia una vegada calfat el fluït que transcorre pels tubos, pel que es troben aïllaments a la conducció (buidor o uns atres) i a la radiació de baixa temperatura. El circuit es completa en un sistema de circulació natural o forçada, un o diversos almagasens per a desacoplar el consum a la producció i generar inèrcia tèrmica en el sistema, i els mecanismes de control i conducció necessaris. A vegades el sistema està hibridat en una caldera de combustible fòssil o de calfament elèctric per a suplementar l'acció del sol.
Ademés del seu us com aigua calenta sanitària, calefacció i refrigeració (per mig de màquina d'absorció), l'us de plaques solars tèrmiques ha proliferat per al calfament de piscines exteriors residencials, en països a on la llegislació impedix l'us d'energies d'atre tipo per ad estefi.
L'atra forma d'aprofitament de l'energia solar tèrmica és per a produir energia elèctrica calfant un fluït en el Sol. Este fluït calent entra en contacte en aigua dins de l'intercanviador de calor i produïx vapor que mou una turbina acoplada a un alternador. L'electricitat produïda és transforma a alt voltage i es bolca a la ret elèctrica.
Definició[editar | editar còdic]
L'Energia solar tèrmica consistix en l'aprofitament de la radiació provinent del sol per a produir calor. La intensitat d'esta radiació solar, es mesura per mig de dos paràmetros físics: Insolació, que és l'Energia mijana diària, expressada en kWh/m² dia, i Radiació tèrmica, que és la potència instantànea sobre la superfície horisontal, expressada en kW/m².
La calor produïda, pot aprofitar-se per a us domèstic o be per a la producció d'energia mecànica i per tant, produir electricitat. Una de les aplicacions més esteses és el que es coneix com aigua calenta sanitària (ACS) que consistix en l'aprofitament d'esta calor per calfar un fluït (aigua) a temperatures inferiors a 80ºC.
Components de la instalació[editar | editar còdic]
Una instalació Solar Tèrmica està formada per captadors solars, un circuit primari i secundari, bescanviador de calor, acumulador, bombes, vas d'expansió, canonades i un panel de control principal.
Captadors solars[editar | editar còdic]
Els captadors solars són els elements que capturen la radiació solar i la convertixen en energia tèrmica, en calfor. Com a captadors solars es coneixen els de placa plana, els de tubos de buit i els captadors absorbidors sense protecció ni aïllament. Els sistemes de captació plans (o de placa plana) en coberta de vidre són els comuns majoritàriament en la producció d'aigua calenta sanitària ACS. El vidre deixa passar els raigs del Sol, estos calfen uns tubos metàlics que transmeten la calor al líquit de dins. Els tubos són de color fosc, ya que les superfícies fosques calfen més.
El vidre que cobrix el captador no a soles protegix la instalació sino que també permet conservar el calfor tot produint un efecte hivernàcul que millora el rendiment del captador.
Estan formats d'una carcassa d'alumini tancada i resistent a ambients marins, un marc d'alumini eloxat, una junta perimetral lliure de silicones, aïllant tèrmic respectuós en el mig ambient de llana de roca, coberta de vidre solar d'alta transparència, i finalment per tubos soldats ultrasònics.
Els colectors solars es componen dels següents elements:
- Coberta: És transparent, pot ser-hi present o no. Generalment és de vidre encara que que també s'utilisen de plàstic, ya que és menys car i manejable, pero ha de ser un plàstic especial. La seua funció és minimisar les pèrdues per convecció i radiació i per això ha de tindre una transmitància solar el més alta possible.
- Canal d'aire: És un espai (buit o no) que separa la coberta de la placa absorbent. El seu espessor s'ha de calcular tenint en conte per tal d'equilibrar les pèrdues per convecció i les altes temperatures que es poden produir si és massa estret.
- Placa absorbent: La placa absorbent és l'element que absorbix l'energia solar i la transmet al líquit que circula per les canonades. La principal característica de la placa és que ha de tindre una gran absorció solar i una emissió tèrmica reduïda. Com els materials comuns no complixen en este requisit, s'utilisen materials combinats per tal d'obtindre la millor relació absorció/emissió.
- Tubos o conductes: Els tubos estan tocant (de vegades soldades) la placa absorbent per tal que l'intercanvi d'energia siga el més gran possible. Pels tubos circula el líquit que se calfarà i anirà cap al tanc d'acumulació.
- Capa aïllant: La finalitat de la capa aïllant és recobrir el sistema per tal d'evitar i minimisar pèrdues. Per qué l'aïllament siga el millor possible, el material aïllant haurà de tindre una baixa conductivitat tèrmica.
Captadors solars de placa plana[editar | editar còdic]
L'ànima del sistema és un reixa vertical de tubos metàlics, per simplificar, que conduïxen l'aigua freda en paralel, conectats per baix per un tubo horisontal a la presa d'aigua freda i per dalt per un atre de similar al retorn.
La graella ve encaixada en una coberta, com la descrita més amunt, normalment en doble vidre per dalt i aïllant pel darrere.
En alguns models, els tubos verticals estan soldats a una placa metàlica per aprofitar la insolació entre tubo i tubo.
Captadors solars de tubos de buit "tot vidre"[editar | editar còdic]
En este sistema els tubos metàlics del sistema precedent se substituïxen per tubos de vidre, encapsulats, d'un en un, en un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit com a aïllament. Els grans aventages que presenten estos tipos de captadors són el seu alt rendiment i que, en el cas que un dels tubos es fes malbé, no cal canviar tot el panel per un de nou, sino que a soles cal canviar el tubo afectat. Per contra, com a inconvenient tenim que, en relació en els de placa plana, estos resulten més cars.
Captadors solars de tubos de buit en "tubos de calor" per canvi de fase[editar | editar còdic]
Este sistema aprofita el canvi de fase de vapor a líquit dins de cada tubo, per lliurar energia a un segon circuit de líquit de transport.
Els elements són tubos tancats, normalment de coure, que contenen el líquit que, en calfar-se pel sol, bull i es convertix en vapor que puja a la part superior a on hi ha un capçal més ample (zona de condensació), que en la part exterior està en contacte en líquit transportador, que sent més fret que el vapor del tubo en capta la calor i provoca que el vapor es condense i caiga a la part baixa del tubo per tornar a començar el cicle.
El líquit del tubo pot ser aigua que, havent-ne reduït la pressió fent un buit parcial, tindrà un punt d'ebullició baix per treballar inclús en la insolació dels rajos infrarrojos en cas de núvol.
El tubo de calor es pot embolicar en una jaqueta de materials especials per minimisar les pèrdues per irradiació.
El tubo de calor es tanca dins un atre tubo de vidre entre els quals es fa el buit per aïllar. Se solen usar tubos de vidre resistent, per reduir els danys en cas de chicotetes pedregades.
Circuit primari[editar | editar còdic]
El circuit primari, és circuit tancat, transporta la calfor des del captador fins a l'acumulador (sistema que almagasena calor). El líquit calfat (aigua o una barreja de substàncies que puguen transportar la calfor) porta la calor fins a l'acumulador. Un cop refredat, retorna al colector per tornar-se a calfar, i aixina successivament.
Bescanviador de calor[editar | editar còdic]
El bescanviador de calor calfa l'aigua de consum a través de la calor captada de la radiació solar. Se situa al circuit primari, al seu extrem. Té forma de serpentí, ya que aixina, se conseguix aumentar la superfície de contacte i per tant, l'eficiència.
L'aigua que entra a l'acumulador, sempre que estiga més freda que el serpentí, se calfarà. Esta aigua, calfada en hores de Sol, mos quedarà disponible pel consum posterior.
Acumulador[editar | editar còdic]
L'acumulador és un depòsit a on s'acumula l'aigua calfada útil pel consum. Té una entrada per l'aigua freda i una eixida per la calenta. La freda entra per baix de l'acumulador a on es troba en el bescanviador, a mesura que se calfa es desplaça cap a dalt, que és des d'a on eixirà l'aigua calenta per al consum.
Internament dispon d'un sistema per evitar l'efecte corrosiu de l'aigua calenta almagasenada sobre els materials. Per fora té una capa de material aïllant que evita pèrdues de calor i està cobert per un material que protegix l'aïllament de possibles humitats i cops.
Circuit secundari[editar | editar còdic]
El circuit secundari o de consum, (circuit obert), entra aigua freda de suministrament i per l'atre extrem l'aigua calfada es consumix (ducha, lavabo,...). L'aigua freda passa per l'acumulador primerament, on calfa l'aigua calenta fins a arribar a una certa temperatura. Les canonades d'aigua calenta de l'exterior, han d'estar cobertes per aïllants.
Bombes[editar | editar còdic]
Les bombes, en cas que la instalació siga de circulació forçada, són de tipo recirculació (sol haver-hi dos per circuit), treballant una la mitat del dia, i la parella, la mitat del temps restant. La instalació consta dels rellonges que porten el funcionament del sistema, fan l'intercanvi de les bombes, per tal que una treballe les 12 hores primeres i l'atra les 12 hores restants. Si hi ha dos bombes en funcionament, hi ha l'aventage que en cas que una deixe de funcionar, hi ha la substituta, de manera que aixina no es pot parar el procés davant de la fallada d'una d'estes. L'atre motiu a considerar, és que gràcies a este intercanvi la bomba no sofrix tant, sino que se la deixa descansar, refredar, i quan torna a estar en bon estat (despuix de les 12 hores) es torna a posar en marcha. Això ocasiona que les bombes puguen allargar durant més el temps de funcionament sense haver-hi de fer cap tipo de manteniment previ.
En total i tal com es definix anteriorment, sol haver-hi 4 bombes, dos en cada circuit. Dos al circuit primari que bomben l'aigua dels colectors i les atres dos al circuit secundari que bomben l'aigua dels acumuladors, en el cas d'una instalació de tipo circulació forçada.
Vas d'expansió[editar | editar còdic]
El vas d'expansió absorbix variacions de volum del fluït caloportador, el qual circula pels conductes del captador, mantenint la pressió adequada i evitant pèrdues de la massa del fluït. És un recipient en una cambra de gas separada de la de líquits i en una pressió inicial la qual va en funció de l'altura de la instalació.
El que més s'utilisa és en vas d'expansió tancat en membrana, sense transferència de massa a l'exterior del circuit.
Canonades[editar | editar còdic]
Les canonades de la instalació es troben recobertes d'un aïllant tèrmic per evitar pèrdues de calor en l'entorn.
Panel de control[editar | editar còdic]
Es dispon també d'un panel principal de control a la instalació, on es mostren les Temperatures en cada instant (un regulador tèrmic), de manera que puga controlar-se el funcionament del sistema en qualsevol moment. Apareixen també els rellonges encarregats de l'intercanvi de bombes.
Tipo d'instalacions[editar | editar còdic]
Es coneixen dos tipos principals d'instalacions solars tèrmiques, la de circulació natural i de circulació forçada.
Sistema solar tèrmic de tipo circulació natural o Termosifó[editar | editar còdic]
En incidir la radiació solar al captador, transferix la seua energia al fluït contingut en este, que aumenta la seua temperatura i disminuïx aixina la seua densitat. S'origina, per tant, una diferència tèrmica entre el líquit en el captador i el líquit en l'acumulador (situat a major altura), iniciant-se de forma natural una circulació del fluït calent en direcció a l'acumulador. És a dir, este sistema no requerix de bomba de recirculació i generalment treballa en la pressió de la xàrcia. Respecte als costs operatius és el més econòmic, el seu cost és zero.
Sistema solar tèrmic de tipo circulació forçada[editar | editar còdic]
En este tipo de sistema, la circulació del líquit tèrmic pel captador i pel restant de circuit se conseguix per mig d'una bomba de circulació en la regulació corresponent. Esta regulació se conseguix sempre a través d'un termostat diferencial, per mig del diferencial de temperatures.
La circulació forçada, en canvi, presenta un chicotet cost operatiu produït pel treball de la bomba. Els seus usos són en qualsevol tipo d'instalació tant residencial com industrial, especialment quan es requerix grans volums d'aigua.
Funcionament de la instalació[editar | editar còdic]
El procés tal com s'ha descrit anteriorment es du a terme en 2 circuits independents, un primari i un secundari. L'energia tèrmica (calor) procedent dels rajos solars arriba als captadors, calfant el fluït que circula pel seu interior (aigua en anticongelant). Esta energia en forma d'aigua calenta és intercanviada fins a un atre circuit a on és acumulada a un depòsit acumulador fins a poder ser utilisada com a ACS (aigua calenta sanitària).
El fluït que circula pels colectors és aigua destilada o desionisada en Etilenglicol o Propilenglicol. Al circuit secundari, l'aigua freda d'entrada a l'acumulador, és aigua de xàrcia, per tant, al no ser aigua tractada, s'ha de protegir davant la corrosió.
Principis físics que intervenen en el funcionament del captador solar de placa plana[editar | editar còdic]
Efecte hivernàcul[editar | editar còdic]
La radiació solar incident en una placa plana, pot ser parcialment absorbida pel cos. Aquella que no s'absorbix és reflectida o travessa (travessa, afecta principalment als cossos transparents).
Esta relació, depenen de diversos factors, com ara:
- L'estat de la superfície.
- La naturalea del cos.
- El gruix del cos.
- El tipo de radiació. Llongitut d'ona.
- L'àngul d'incidència dels raigs solars.
La major part de la radiació solar està compresa entre 0,3 i 2,4 μm, per això passa per un vidre. Un cos es transparent, a soles per a radiacions en llongitut d'ona entre 0,3 i 3 μm.
El vidre de la placa ha de ser opac, perqué aixina se calfa en ser impactat per la radiació solar i emet radiacions compreses entre 4,5 i 7,2 μm, esta radiació és absorbida per l'absorbidor.
Les qualitats que cal exigir a un material pera fer-lo servir com a coberta de captadors solars:
1. Elevat coeficient de transmissió de la radiació en la banda de 0,3 a 3μm. 2. Estabilitat en el temps (cosa que no passa en els plàstics). 3. Baix coeficient de transmissió de l'infrarroig llarc. 4. Baix coeficient de conductivitat tèrmica. 5. Resistència al trencament per cops. 6. Baix coeficient de dilatació. 7. No adherència de la brutícia
El vidre, deix passar les radiacions d'ona curta procedent del sol i paren les emissions d'ona llarga procedents de la placa absorbidora). Hi ha alguns plàstics que tenen un comportament similar al vidre, com ara el Policarbonat. El material que es fa servir habitualment en captadors solars plans és el vidre de baix contingut en ferro pera poder-ne millorar la transmissivitat.
La coberta fa l'efecte hivernàcul i minimisa l'intercanvi de calor per convecció entre l'interior i l'exterior del captador.
Cos negre[editar | editar còdic]
El cos negre és un atre principi físic que permet el funcionament d'un captador solar tèrmic, una superfície negra i mate, captà millor l'energia que qualsevol atre color. És per això, que les superfícies fosques són les millors com a captadors de l'energia radiada pel sol.
L'absorbidor està format per una superfície metàlica que permet l'intercanvi de calor en l'aigua o fluït que volem calfar. En l'absorbidor impacta la radiació que ha travessat el vidre de la coberta.
Per tal d'aprofitar al màxim este principi els fabricants de captadors enfosquixen l'absorbidor dels seus models seguint principalment dos tècniques:
- Pintures calòriques (que resistixen les temperatures de treball superiors als 100ºC).
- Tractaments selectius (basats en deposicions electroquímiques o pintures en òxits metàlics que tenen la virtut de, a més de ser bons captadors de la radiació, tindre una baixa emissivitat).
A les nostres latituts, la majoria dels fabricants opten per l'opció de pintar l'absorbidor, ya que l'augment de cost dels tractaments selectius no queda compensat per l'augment de rendiment dels captadors.
Si fem passar aigua a través de l'absorbidor, este va prenent la calfor captada i arriba a una temperatura més baixa que la d'equilibri estàtic. Esta cessió de calor serà per conducció.
Aïllament[editar | editar còdic]
El tercer dels principis físics que intervenen en el funcionament dels captadors és l'aïllament del conjunt respecte l'exterior, format normalment per un revestiment intern de la capsa contenidor.
Sistema auxiliar o de soport[editar | editar còdic]
És aquell sistema que s'activa quan l'aigua no arriba a la temperatura desijada degut a la poca radiació Solar. Este pot ser:
- Un sistema de soport integrat a l'acumulador (resistència elèctrica).
- Bascanviador en un sistema de soport (com una caldera).
- Calderes de gas conectades al circuit secundari.
Aventages i desaventages del procés[editar | editar còdic]
L'energia tèrmica a partir del Sol és l'energia més neta que existix, és a dir, no repercutix sobre el mig ambient i a més a més, no requerix cap mena de transformacions ni produccions adicionals.
Presenta molts aventages entre els quals destaquen:
- Gran qualitat energètica.
- No presenta quasi impacte ecològic.
- Es considera una font inagotable.
- Contribuïx a reduir el CO2.
D'atra banda, en l'energia solar s'estalvia:
- Combustibles fòssils.
- Emissions atmosfèriques com són les de CO2, SO2 i NO2.
- Atres contaminants com cendres, composts radioactius, entre d'atres.
- L'us d'instalacions de transport i pèrdues energètiques durant este.
En definitiva, l'energia solar favorix:
- L'autogeneració de l'energia.
- L'autosuficiència.
- La qualitat de vida.
Respecte als desaventages de la dita instalació es destaquen els següents:
- El major inconvenient és l'impacte visual, és a dir en l'estètica del mig. Pero encara que aixina, els panels posseïxen propietats adaptables que poden conseguir que estiguen el més integrats possible al mig que els envolta.
- L'energia Solar és intermitent (no està present de nit) i les variacions atmosfèriques (pluja, núvols, neu, boira) afecten el seu rendiment.
- Un atre inconvenient és la inversió inicial que poques persones s'atrevixen a realisar (encara que ara ya comença a ser obligatori en les instalacions de nova construcció). Per això és necessari brindar la suficient informació per demostrar que la inversió inicial s'amortisa a mijà termine, i despuix genera una zona d'estalvi que s'allargal restant de la vida útil d'estes sistemes, que va de 15 a 20 anys.
Rendiment de la instalació[editar | editar còdic]
Els mesos de major rendiment són els mesos d'estiu, ya que són els millors a nivell solar (inclinació, orientació). Quan interessa aumentar el rendiment a l'hivern (en perjuí del rendiment a l'estiu), se solen posar inclinacions per sobre del grau de latitut.
El rendiment dels colectors, es pot calcular en l'equació següent:
η = η0 - [K1×∆T/I] - [K2×(∆T)²/I]
On:
η: rendiment del colector
η0: rendiment òptic (segons fabricant)
K1, K2: coeficients de pèrdua de calor expressats en [W/(m²·K)], [W/(m²·K²)] respectivament (senyes segons fabricant)
∆T = (Tª dels colectors despuix de calfar-se [K]) – (Tª ambient [K])
I = Irradiació [W/m²]
Manteniment de la instalació[editar | editar còdic]
La garantia de funcionament d'este tipo d'instalacions és de tres anys. Tot i això, un cop passats estes tres anys, el manteniment que cal fer-hi és bastant reduït. A continuació es mostra la taula del manteniment necessari que es requerix:
- Neteja: La superfície de captació requerix que estiga neta.
- Anticorrosió: Les estructures han de portat la protecció adequada davant la corrosió i rovell.
- Aïllaments: Vigilar que els elements de la instalació (canonades, captadors i acumuladors), tinguen els respectius aïllaments en bon estat.
- Manòmetres i termòmetres: Ajustar les pressions i temperatures dels circuits que es desigen i vigilar que funcionen en bon estat.
- Sobrecalfaments: Assegurar l'adequat funcionament dels sistemes perqué no hi haja sobrecalfaments
Cal fer també revisions generals de la instalació, com són revisions de les fixacions dels captadors i d'atres, fer un bon manteniment de la caldera i controlar tot tipo de pèrdues que hi puga haver al circuit de consum.
Centrals solars tèrmiques[editar | editar còdic]
En una central tèrmica es produïx energia elèctrica aprofitant l'energia del Sol per calfar un fluït. Este fluït calent entra en contacte en aigua dins de l'intercanviador de calor i produïx vapor que mou una turbina acoplada a un alternador. L'electricitat produïda és transforma a alt voltage i es bolca a la xàrcia elèctrica. A l'eixemple de baix hi ha la planta d'Andasol.[2] En esta planta el fluït és un oli mineral (òxit de difenil) que se calfa en els concentradors a elevada temperatura, es bombejat fins els depòsits de sal i cedix una part del calor que s'almagasena durant el dia, cosa que permet produir energia elèctrica durant 7,5 hores de nit en el calor acumulat als depòsits de sal. El fluït (oli) que surt dels depòsits de sal es dirigix a uns atres intercanviadors de calor a on passa per uns tubos per fora dels quals circula aigua que se calfa, es transforma en vapor i mou la turbina.
Aventages de les centrals solars tèrmiques[editar | editar còdic]
- No presenten quasi impacte ecològic.
- Es considera una font inagotable.
- Contribuïx a reduir el CO2.
- Pot funcionar produint electricitat 24 hores al dia sempre que no estiga nuvolat durant el dia.
Desaventages de les centrals solars tèrmiques[editar | editar còdic]
- L'energia solar tèrmica encara no arriba al nivell de rendabilitat de la eòlica ni de la fotovoltaica i li caldran ajudes durant 10 anys.
Índex de Radiació Sola r[editar | editar còdic]
No tota la radiació provinent del Sol pot ser aprofitada, ya que una bona part no arriba a la superfície terrestre. La radiació que incidix per unitat de superfície, és lo que se nomena irradiació. Esta, varia segons la situació geogràfica. En l'equador, poden obtindre's valors de 300 W/m², mentres que als pols, els valors acostumen a moure's al voltant dels 100 W/m². Per lo que fa als valors corresponents a la franja del territori Espanyol, estes oscilen entre els 150 i els 200 W/m².
L'índex de radiació solar és un paràmetro a tindre en conte a l'hora de plantejar la instalació de panels solars (afecta al rendiment).
Estadístiques[editar | editar còdic]
El fet d'instalar plaques solars encara és un sistema escàs, ya que les estadístiques realisades en l'any 2002 mostren que en Espanya existixen 282.300 m² de panels solars tèrmics, valor molt inferior als 12.844.900 m² totals d'Europa.[3]
Encara que en els últims anys, s'ha produït un notable aument d'instalacions d'este tipo, degut a la major sensibilitat de la població en general, a la disminució dels costs d'estos equips i a l'entrada en vigor del nou Còdic Tècnic de l'Edificació (CTE), el qual obliga a les noves construccions a instalar sistemes d'aprofitament d'energia solar tèrmica.
Referències[editar | editar còdic]
- ↑ «energia solar tèrmica». Generalitat de Catalunya. [Consulta: 20/4/2014].
- ↑ «Senyes tècniques planta Andasol3» (en anglés). Andasol-3 . NREL, 8 d'octubre de 2013.
- ↑ Energía Solar Térmica en la edificación. José M. Fernández Salgado y Vicente Gallardo Rodríguez. Editorial AMV ediciones. Madrid, 2004