BTE Solar: Principio e componenti di un sistema di riscaldamento solare dell'acqua

Principio e componenti di un sistema di riscaldamento solare dell'acqua

Utilizzo dell'energia solare:

Uno scaldacqua solare è un dispositivo di riscaldamento che converte la luce solare in energia termica, riscaldando l'acqua da basse temperature ad alte temperature per soddisfare il fabbisogno di acqua calda per la vita quotidiana e la produzione. Gli scaldacqua solari sono classificati in base alla loro tipologia strutturale in scaldacqua solari a tubi sottovuoto e scaldacqua solari a piastra piana.

Principio di funzionamento:

La luce solare attraversa il primo strato di vetro del tubo termoassorbente e colpisce lo strato nero termoassorbente del secondo strato, che assorbe l'energia solare. Poiché l'isolamento sottovuoto tra i due strati di vetro riduce significativamente il trasferimento di calore (il trasferimento di calore per irraggiamento avviene comunque, ma la conduzione e la convezione del calore vengono eliminate), la maggior parte del calore viene trasferita all'acqua all'interno del tubo di vetro, riscaldandola. L'acqua riscaldata diventa più leggera e scorre verso l'alto lungo la superficie riscaldata del tubo di vetro nel serbatoio di accumulo dell'acqua isolato. L'acqua relativamente più fredda nel serbatoio scorre lungo la superficie retroilluminata del tubo di vetro per rifornire l'acqua. Questo ciclo continua, riscaldando continuamente l'acqua nel serbatoio di accumulo dell'acqua isolato, ottenendo così acqua calda.

Componenti di un sistema di riscaldamento solare dell'acqua

1. Collettore solare a piastra piana

Si tratta dell'elemento di raccolta del calore nel sistema. La sua funzione è simile a quella dell'elemento riscaldante di uno scaldabagno elettrico. A differenza degli scaldabagni elettrici e a gas, i collettori solari sfruttano il calore radiante del sole, quindi il tempo di riscaldamento è limitato al raggiungimento di un certo livello di radiazione solare.

Attualmente, il tipo di collettore solare più comune sul mercato cinese è il tubo sottovuoto interamente in vetro. È costituito da un tubo esterno e da un tubo interno, quest'ultimo rivestito con un rivestimento ad assorbimento selettivo. I collettori solari piani utilizzano una pellicola termoassorbente, come il cromo nero, sul pannello del collettore, e il tubo metallico è saldato al pannello. I collettori solari piani sono leggermente più costosi dei collettori a tubi sottovuoto, ma il loro costo è aumentato negli ultimi anni, in particolare per gli scaldacqua solari montati sui balconi degli edifici residenziali di grandi dimensioni. I tubi sottovuoto interamente in vetro sono generalmente realizzati in vetro ultraresistente al borosilicato ad alto tenore di borosilicato da 3,3 metri, e il rivestimento ad assorbimento selettivo viene applicato utilizzando un processo di rivestimento selettivo mediante sputtering sotto vuoto.

2. Serbatoio dell'acqua isolato

Un contenitore per l'accumulo di acqua calda. L'acqua calda raccolta dai tubi del collettore deve essere immagazzinata in un serbatoio d'acqua isolato per evitare perdite di calore. Il serbatoio d'acqua isolato di uno scaldacqua solare è costituito da un serbatoio interno, uno strato isolante e un involucro esterno. Il rivestimento interno del serbatoio è un componente fondamentale per l'accumulo di acqua calda e la sua robustezza e resistenza alla corrosione sono essenziali. I materiali disponibili includono acciaio inossidabile e smalto. La qualità del materiale isolante influisce direttamente sull'efficacia dell'isolamento termico, che è particolarmente importante nei climi freddi. La schiumatura integrale di poliuretano è un metodo di isolamento preferito. L'involucro esterno è tipicamente realizzato in acciaio verniciato, acciaio zincato o acciaio inossidabile. Un serbatoio d'acqua isolato richiede un isolamento eccellente, resistenza alla corrosione e acqua pulita.

3. Staffa

Questa staffa sostiene il collettore e il serbatoio dell'acqua isolato. Deve essere robusta, stabile e resistente a vento, neve, invecchiamento e ruggine. È solitamente realizzata in acciaio inossidabile, lega di alluminio o acciaio con finitura a spruzzo in plastica.

4. Tubi di collegamento

Uno scaldacqua solare aspira prima acqua fredda nel serbatoio dell'acqua calda, dove poi trasferisce il calore attraverso il collettore al serbatoio dell'acqua isolato. Il serbatoio dell'acqua calda è collegato alle linee interne dell'acqua calda e fredda, formando un circuito chiuso per l'intero sistema. Tubazioni solari correttamente progettate e collegate sono fondamentali per il funzionamento ottimale dell'impianto solare. Le tubazioni solari devono essere isolate. Nelle fredde regioni settentrionali, i cavi scaldanti devono essere installati sulle pareti esterne delle tubazioni per garantire che gli utenti possano usufruire di acqua calda solare anche durante i freddi inverni.

5. Componenti di controllo

Circolazione del calore con controllo differenziale della temperatura: un sistema di riscaldamento solare a pavimento comprende un sensore di temperatura del collettore e un sensore di temperatura dell'acqua. Dopo che il collettore assorbe la radiazione solare, la temperatura dei tubi del collettore aumenta. Quando la differenza di temperatura tra il collettore e il serbatoio dell'acqua supera il valore impostato, il sistema di rilevamento invia un comando, attivando una pompa di circolazione per pompare acqua fredda dallo scaldabagno centrale al collettore. L'acqua riscaldata ritorna quindi al serbatoio, portando l'acqua nel serbatoio alla temperatura impostata.