La tecnologia dei collettori Solari a tubi sottovuoto

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1 Sistemi di riscaldamento a pavimento e pannelli solari sottovuoto eht Italia s.r.l. Loc. Lacaioli n Sanfatucchio Castiglione del Lago PG. Tel Fax ehtitalia@ehtitalia.it 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

2 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 4 isolamento termico 2 cassa 5 tubo in rame 3 assorbitore 2

3 Funzionamento collettore piano con tubo a meandro Collettore piano vetrato con fascio tubiero a griglia 1 telaio 5 isolamento 9 tubo assorbitore 2 cassa 6 pellicola 10 tubo accumulatore 3 assorbitore 7 isolamento 11 attacco idraulico 4 pellicola 8 cassa 3

4 Funzionamento collettore piano con tubo a griglia Collettore a tubi: Heat-Pipe Sonda Temp. Ingresso Acqua Fredda Uscita Acqua calda Tubi completamente evacuati 4

5 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 COMPONENTI DEL TUBO SOLARE 1: Tubo di vetro 2: Assorbitore 3: Tubo Heat-Pipe 4: Scatola del collettore con isolamento termico resistente ad alta temp. 5. Coperchio della scatola del collettore 6: Condensatore 7: Tubo con bulbo ad immersione 8: Tappo di metallo 9: Anello di tenuta della scatola 10: Guida superiore 11: Getter al Bario 12: Guida inferiore 12 5

6 Heat Pipe: Principio di funzionamento Condensazione Evaporazione max. 70 min. 30 Schema impiantistico Avvertenze Progettuali: Fühler TDR Regelung RET10/W T T Assicurare una portata di 80 l/h per ogni metro quadrato di superficie captante Fühler WMZ Durchflussmesser WMZ 6

7 Collettore a tubi: Heat-Pipe con Accumulo Sistema a Circolazione Naturale Collettore a tubi: a Circolazione Tubi completamente evacuati 7

8 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= η 0 -a 1 *x- a 2 *x^2*g k η : rendimento in funzione della temperatura ambiente e irradiazione solare Tiene conto di diversi Fattori: η 0: rendimento, quando la temperatura media del collettore e la temperatura ambiente sono identiche G k : x=(t m -T a ) / G k T m Temperatura media del collettore T a Temperatura ambiente valore dell irradiazione K1 e K2: riflessione del vetro in direzione longitudinale e trasversale a 1 e a 2 : fattori di diminuzione del rendimento 8

9 Curva di rendimento Collettore solare piano η(x) = η 0 -a 1 *x- a 2 *x^2*g k x=(t m -T a ) / G k 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/m 2 )=800 W/m 2 Curva di rendimento Collettore tubi a circolazione η(x) = η 0 -a 1 *x- a 2 *x^2*g k x=(t m -T a ) / G k 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/m 2 ) 9

10 Curva di rendimento Collettore tubi heat-pipe η(x) = η 0 -a 1 *x- a 2 *x^2*g k x=(t m -T a ) / G k 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/m 2 ) 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/m 2 ) 10

11 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 Schema dell impianto: Bollitore da 300 l Pannello solare da 3 m 2 Caldaia 20 kw 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 m 2 Superficie assorbitore: 3 m 2 Resa: kwh/anno 242 m 3 /anno di gas metano Resa: kwh/anno 369 m 3 /anno di gas metano Il sistema Heat Pipe rende circa kwh/anno rispetto al pannello piano 11

12 Differenze di resa nell anno Pannello Solare Piano Pannello Solare Heat Pipe + 76% + 67% + 62% + 58% + 62% + 73% Simulazione Polysun