Sisteme de încălzire solară
Părţi componente
Principala aplicaţie de încălzire solară este prepararea apei calde menajere, aplicaţiile secundare uzuale fiind încălzirea spaţiilor de locuit şi a piscinelor. Deşi diferitele tipuri de sistemele de încălzire solară diferă mult sub aspect constructiv, anumite componente se regăsesc la toate variantele constructive.
Colectorul solar are rolul de a colecta energia solară şi a o transforma în căldură. Există mai multe tipuri constructive, cel mai răspândit fiind colectorul plan. Un alt tip de colector solar folosit la încălzirea apei menajere este colectorul cu tuburi vidate. Colectoarele de acest tip au performanţe ridicate, funcţionând chiar şi pe timpul iernii.
Rezervorul de acumulare este folosit pentru a stoca apă încălzită solar. Capacitatea rezervorului trebuie să fie suficient de mare pentru a putea stoca cel putin cantitatea de apă caldă necesară zilnic. Există mai multe tipuri de rezervoare - nepresurizate sau sub presiune, cu sau fără schimbătoare de căldură, cu sau fără încălzitor electric auxiliar, etc. Tipul rezervorului de acumulare se alege în funcţie de particularităţile aplicaţiei de încălzire solară, însă rolul său e acelaşi. Există chiar sisteme de încălzire solară cu două sau mai multe rezervoare.
Tipuri de sisteme
Sistemele de încălzire solară se împart în sisteme pasive şi active, cu transfer direct sau indirect de căldură. Sistemele solare pasive sunt denumite astfel pentru ca nu necesită pompe de recirculare sau alte mecanisme cu părţi în mişcare şi nu au nevoie de energie electrică pentru a funcţiona. Instalaţii solare pasive tipice sunt sistemele cu termosifonare şi colectoarele integrale cu stocare. Sistemele solare active folosesc pompe electrice de recirculare şi electrovalve pentru a controla fluxul de agent termic. Acest lucru oferă flexibilitate sporită faţă de sistemele pasive pentru că rezervorul de apă caldă nu trebuie să fie deasupra colectorului solar. În plus, acest tip de instalaţii sunt proiectate pentru a funcţiona pe toată durata anului, fără pericol de îngheţ. Instalaţiile solare cu sau fară scurgere, în buclă închisă sau deschisă sunt sisteme active.
Sistemele solare pot fi cu transfer direct sau indirect de căldură, în funcţie de modul în care este încălzită apa menajeră - direct în colector, la sistemele în circuit deschis sau prin intermediul unui schimbător de căldură, în cazul sistemelor cu circuit închis. Sistemele solare cu transfer direct de căldură nu pot fi folosite în aplicaţii în care apa de încălzit este de calitate problematică apă dură sau acidă din cauza pericolului de colmatare sau coroziune a instalaţiei.
Sisteme active directe
Sistemele active directe, cunoscute şi sub numele de sisteme cu circuit deschis sau în buclă deschisă folosesc o pompă pentru recircularea apei de încălzit prin colectorul solar. Căldura de la colector este transferată direct apei de încălzit, fără elemente intermediare. Apa caldă menajeră se stochează într-un rezervor sau într-un boiler.
La aceste sisteme nu mai există restricţia instalării rezervorului de stocare deasupra colectorului solar ca şi la instalaţiile pasive, deoarece circulaţia apei este asigurată de către pompă. Pompa este comandată de către un controler şi funcţioneză doar atunci când temperatura apei din colector este mai ridicată decât cea a apei din rezervor. În acest fel se asigură transferul optim de căldură de la colectorul solar la rezervor.
Modularitatea si scalabilitatea este principalul avantaj al sistemelor active. Aceste instalaţii pot folosi ambele tipuri de colectoare solare - plane sau cu tuburi vidate - şi o multitudine de tipuri şi dimensiuni de rezervoare de stocare sau boilere. Suprafaţa de coelctare se poate extinde uşor, iar pe partea de stocare se pot adăuga rezervoare în plus pentru extinderea capacităţii. Acest lucru este foarte important, mai ales la în instalaţiile mai complexe.
Folosirea instalaţiilor active directe nu este recomandată în zone în care apa este de calitate problematică, din cauza riscului depunerilor de calcar. În climatele reci, aceste instalaţii trebuie adaptate pentru a elimina riscul de îngheţ. Există mai multe soluţii pentru prevenirea îngheţului. Una dintre soluţiile folosite presupune golirea automată a colecoarelor şi a ţevilor care le deservesc atunci când pompa nu funcţionează. Sistemele solare care folosesc această soluţie se numesc sisteme cu scurgere.
O altă soluţie pentru prevenirea îngheţului presupune recircularea apei din rezervor prin instalaţia soară, doar atât cît să o menţină deasupra limitei de îngheţ de exemplu la 4°C . Deşi menţinerea temperaturii se face cu pierderi minimale de energie, această soluţie este foarte protrivită mai ales acolo unde apa se stochează într-un boiler - care dispune de o altă sursă de energie termică decât cea solară.
Avantaje
Dezavantaje