La tecnologia dei collettori Solari a tubi sottovuoto

Sistemi di riscaldamento a pavimento e pannelli solari sottovuoto
eht Italia s.r.l.
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La tecnologia dei collettori
Solari a tubi sottovuoto
“Materiali, schemi di funzionamento, caratteristiche
tecniche, confronto con i pannelli solari piani”
Relatore: Ing.Emanuele Marchini
Tipi di collettori
collettori piani
collettori a tubi
sottovuoto
heat-pipe
collettori a tubi
sottovuoto
a circolazione
1
Parametri tecnici di confronto
Superficie del collettore: spazio che il collettore occupa sul tetto
Superficie dell’assorbitore: superficie effettiva dell’assorbitore
Superficie di apertura: superficie captante (utile per l’irradiazione solare)
Emissività del assorbitore: percentuale di energia riflessa
Isolamento del collettore
Rendimento del pannello solare
Collettore piano vetrato
con fascio tubiero a meandro
1 vetro
2 cassa
3 assorbitore
4 isolamento termico
5 tubo in rame
2
Funzionamento
collettore piano con tubo a meandro
Collettore piano vetrato
con fascio tubiero a griglia
1 telaio
2 cassa
3 assorbitore
4 pellicola
5 isolamento
6 pellicola
7 isolamento
8 cassa
9 tubo assorbitore
10 tubo accumulatore
11 attacco idraulico
3
Funzionamento
collettore piano con tubo a griglia
Collettore a tubi:
Heat-Pipe
Ingresso Acqua
Fredda
Sonda
Temp.
Uscita Acqua calda
Tubi completamente evacuati
4
Pannello solare modulare
Il numero dei
pozzetti determina il
numero dei tubi
presenti sul pannello
solare
I tubi solari sono
completamente
sfilabili con
l’impianto
funzionante
4
5
6
7
COMPONENTI DEL TUBO SOLARE
8
1: Tubo di vetro
10
9
2: Assorbitore
3: Tubo Heat-Pipe
4: Scatola del collettore con
2
11
isolamento termico resistente ad alta temp.
5. Coperchio della scatola del collettore
6: Condensatore
7: Tubo con bulbo ad immersione
1
8: Tappo di metallo
9: Anello di tenuta della scatola
3
10: Guida superiore
11: Getter al Bario
12: Guida inferiore
12
5
Heat Pipe: Principio di funzionamento
raz
apo
v
E
e
ion
one
a zi
s
n
nde
Co
max. 70 °
min. 30°
Schema impiantistico
Avvertenze Progettuali:
Fühler TDR
Assicurare una portata
di 80 l/h per ogni metro
quadrato di superficie
captante
Regelung RET10/W
T
T
Fühler WMZ
Durchflussmesser
WMZ
6
Collettore a tubi:
Heat-Pipe con Accumulo
Sistema a Circolazione Naturale
Collettore a tubi:
a Circolazione
Tubi completamente evacuati
7
Funzionamento
collettore a tubi evacuati a circolazione
Avvertenze Progettuali:
Assicurare una portata di 100 l/h per ogni metro
quadrato di superficie di assorbitore
Rendimento del Pannello solare
η= η0- a1*x- a2*x^2*Gk
η : rendimento in funzione della temperatura ambiente e irradiazione solare
x=(Tm- Ta) / Gk
Tiene conto di diversi Fattori:
η0: rendimento, quando la temperatura media del collettore e la
temperatura ambiente sono identiche
TmTemperatura media del collettore
TaTemperatura ambiente
Gk:
valore dell’irradiazione
K1 e K2: riflessione del vetro in direzione longitudinale e trasversale
a1 e a2 : fattori di diminuzione del rendimento
8
Curva di rendimento
Collettore solare piano
η(x) = η0- a1*x- a2*x^2*Gk
x=(Tm- Ta) / Gk
η(x) =0,64
x=0.023
η(x) =0,36
x=0.08
Tm: temperatura media del collettore
Ta: temperatura esterna
Gk: intensità della irradiazione (W/m2)=800 W/m2
Curva di rendimento
Collettore tubi a circolazione
η(x) = η0- a1*x- a2*x^2*Gk
x=(Tm- Ta) / Gk
η(x) =0,70
x=0.023
η(x) =0,61
x=0.08
Tm: temperatura media del collettore
Ta: temperatura esterna
Gk: intensità della irradiazione (W/m2)
9
Curva di rendimento
Collettore tubi heat-pipe
η(x) = η0- a1*x- a2*x^2*Gk
x=(Tm- Ta) / Gk
η(x) =0,71
x=0.023
η(x) =0,62
x=0.08
Tm: temperatura media del collettore
Ta: temperatura esterna
Gk: intensità della irradiazione (W/m2)
Curve di rendimento a confronto
Wirkungsgradkurven (bezogen auf die Absorberfläche)
1,0
Pannello solare Piano
Collettore a tubi sottovuoto
Collettore con tubi a circolazione
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
x [m² K / W]
0,10
0,12
Tm: temperatura media del collettore
Ta: temperatura esterna
Gk: intensità della irradiazione (W/m2)
10
Rese a confronto
Dati di Progetto:
Famiglia di 4 persone con un consumo di 220 l/giorno
Temp.acqua in ingresso10°C,
Tempacqua calda 50°C
Consumo di 10,2 kWh/giorno
Bollitore da 300 l
Schema dell’impianto:
Caldaia 20 kW
Pannello solare da 3 m2
Centralina + Gruppo Pompa
Ubicazione: Roma
Orientamento: 0° Sud, Inclinazione: 36°
Simulazione Polysun 3.3
Rese a confronto
Impianto Solare per acqua Calda Sanitaria
Soluzione nr.1
Collettore piano:
Soluzione nr 2
Collettore Heat-Pipe:
Superficie assorbitore: 3 m2
Superficie assorbitore: 3 m2
Resa: 2.098 kWh/anno
Resa: 3.168 kWh/anno
≅ 242 m3/anno di gas
metano
≅ 369 m3/anno di gas
metano
Il sistema Heat Pipe rende circa 1.100
kWh/anno rispetto al pannello piano
11
Differenze di resa nell’anno
Pannello Solare Piano
Pannello Solare Heat Pipe
+ 76% + 67% + 62%
+ 58% + 62% + 73%
Simulazione Polysun 3.3
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