Collettori solari e loro utilizzo. Schema, descrizione

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Collettori solari e loro utilizzo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Sin dai tempi antichi, l'uomo ha utilizzato l'energia solare per riscaldare l'acqua. La base di molti sistemi di energia solare è l'uso di collettori solari. Il collettore assorbe l'energia luminosa dal sole e la converte in calore, che viene trasferito a un refrigerante (liquido o aria) e quindi utilizzato per riscaldare edifici, riscaldare l'acqua, generare elettricità, essiccare prodotti agricoli o cuocere alimenti. I collettori solari possono essere utilizzati in quasi tutti i processi che utilizzano il calore.

Per un tipico edificio residenziale o appartamento in Europa e Nord America, il riscaldamento dell'acqua è il secondo processo domestico più energivoro. Per un certo numero di case, è anche il più energivoro. L'uso dell'energia solare può ridurre del 70% il costo del riscaldamento dell'acqua sanitaria. Il collettore preriscalda l'acqua, che viene poi alimentata a una colonna o caldaia tradizionale, dove l'acqua viene riscaldata alla temperatura desiderata. Ciò si traduce in un notevole risparmio sui costi. Questo sistema è facile da installare e non richiede quasi nessuna manutenzione.

Oggi i sistemi solari per il riscaldamento dell'acqua sono utilizzati in abitazioni private, condomini, scuole, autolavaggi, ospedali, ristoranti, agricoltura e industria. Tutti questi stabilimenti hanno qualcosa in comune: usano l'acqua calda. I proprietari di case e gli imprenditori hanno già visto che i sistemi solari per il riscaldamento dell'acqua sono convenienti e in grado di soddisfare il fabbisogno di acqua calda in qualsiasi regione del mondo.

Le persone hanno riscaldato l'acqua con l'aiuto del Sole fin dai tempi antichi, prima che i combustibili fossili prendessero il comando dell'energia mondiale. I principi del riscaldamento solare sono noti da migliaia di anni. Una superficie verniciata di nero si scalda molto al sole, mentre le superfici chiare si scaldano meno, quelle bianche meno di tutte le altre. Questa proprietà viene utilizzata nei collettori solari, i dispositivi più famosi che utilizzano direttamente l'energia del sole. I collezionisti sono stati sviluppati circa duecento anni fa. Il più famoso di questi, il collettore piatto, fu realizzato nel 1767 da uno scienziato svizzero di nome Horace de Saussure. Successivamente è stato utilizzato per cucinare da Sir John Herschel durante la sua spedizione in Sud Africa negli anni '30.

La tecnologia di produzione dei collettori solari raggiunse quasi il livello moderno nel 1908, quando William Bailey dell'americana "Carnegie Steel Company" inventò un collettore con un corpo termoisolante e tubi di rame. Questo collettore era molto simile al moderno sistema a termosifone (vedi sotto). Alla fine della prima guerra mondiale, Bailey aveva venduto 4 di questi collezionisti e l'uomo d'affari della Florida che acquistò il brevetto da lui vendette quasi 000 collezionisti entro il 1941. Il razionamento del rame introdotto negli Stati Uniti durante la seconda guerra mondiale ha portato a un forte calo del mercato dei riscaldatori solari.

Fino alla crisi petrolifera globale del 1973, questi dispositivi sono stati trascurati. Tuttavia, la crisi ha risvegliato un nuovo interesse per le fonti energetiche alternative. Di conseguenza, è aumentata anche la domanda di energia solare. Molti paesi sono fortemente interessati allo sviluppo di quest'area. L'efficienza dei sistemi di riscaldamento solare è aumentata costantemente dagli anni '1970, grazie all'utilizzo di vetro temperato a basso contenuto di ferro per coprire i collettori (trasmette più energia solare rispetto al vetro normale), un migliore isolamento termico e un rivestimento selettivo duraturo.

Il potenziale totale immediatamente sfruttabile per i collettori solari è, secondo alcune stime, di 360 milioni di m2, che in termini monetari corrispondono a 50 miliardi di dollari USA con un tasso di crescita annuo del 23%. Nel 2005, l'area dei collettori solari vetrati nell'UE ammontava a 28 milioni di m2. Inoltre, è probabile che i collettori solari non smaltati per il riscaldamento delle piscine raggiungano una superficie totale di 20 milioni di m2.

Grazie alla semplicità dei sistemi solari di riscaldamento dell'acqua, la manutenzione è minima. Dipende dal tipo di impianto. È necessario controllare la quantità di fluido nel sistema e la pressione una o due volte all'anno. Una volta all'anno, è necessario controllare se il liquido refrigerante si è ossidato. Puoi usare la carta indicatrice per questo. Se il liquido nel sistema bolle, è necessario cambiarlo, poiché potrebbe perdere le sue proprietà a causa dell'ebollizione.

I requisiti di protezione dal gelo devono essere presi in considerazione durante la progettazione del sistema.

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