Conocimiento de la industria

Colectores solares: diferentes tipos y campos de aplicación

Edit:Wenzhou Xihe Electric Co., Ltd.   Date:Sep 01, 2015

Colectores solares   Transformar la radiación solar en calor y transferir ese calor a un medio (agua, líquido solar o aire). A continuación, el calor solar se puede utilizar para calentar agua, para respaldar sistemas de calefacción o para calefacción de piscinas.

El uso del calor solar

El corazón de un colector solar es el absorbedor, que generalmente está compuesto de varias tiras de metal estrechas. El fluido portador para la transferencia de calor fluye a través de un tubo que lleva calor, el cual está conectado a la tira absorbente. En los absorbedores de tipo placa, dos láminas se intercalan juntas permitiendo que el medio fluya entre las dos láminas. Los absorbedores están hechos típicamente de cobre o aluminio.

Los absorbedores de piscinas , por otro lado, son generalmente de plástico (principalmente EPDM, pero también de polipropileno y polietileno), ya que las temperaturas más bajas no requieren mayor capacidad calorífica.

Calefacción y almacenamiento están unidos en un   Colector del depósito.   Las matrices de colectores de depósito no necesitan bombas de circulación ni mecanismos reguladores, ya que el agua potable se calienta y se almacena directamente en el colector.

Superficies de absorción altamente eficientes

Los absorbedores suelen ser negros, ya que las superficies oscuras muestran un grado particularmente alto de absorción de la luz. El nivel de absorción indica la cantidad de radiación solar de onda corta absorbida que significa que no se refleja. A medida que el absorbedor se calienta hasta una temperatura superior a la temperatura ambiente, desprende una gran parte de la energía solar acumulada en forma de rayos de calor de onda larga. La relación entre la energía absorbida y el calor emitido viene indicada por el grado de emisión.

Con el fin de reducir la pérdida de energía a través de la emisión de calor, los absorbedores más   Recubrimiento selectivo de la superficie . Este revestimiento permite la conversión de una alta proporción de la radiación solar en calor, reduciendo simultáneamente la emisión de calor.

Los revestimientos habituales proporcionan un grado de absorción de más del 90%. Las pinturas solares que se pueden aplicar mecánicamente a los absorbedores (con pinceles o aerosoles) son menos o nada selectivas, ya que tienen un alto nivel de emisión. Los revestimientos selectivos aplicados galvánicamente incluyen cromo negro, níquel negro y óxido de aluminio con níquel. Relativamente nuevo es una capa de óxido de nitruro de titanio, que se aplica a través de vapor en un proceso de vacío. Este tipo de recubrimiento destaca no sólo por sus tasas de emisión bastante bajas, sino también porque su producción es libre de emisiones y eficiente de la energía.

Colectores planos

  • Esquema de un colector plano

Un colector de placa plana consta de un absorbedor, una cubierta transparente, un marco y aislamiento. Por lo general, un vidrio de seguridad solar pobre en hierro se utiliza como una cubierta transparente, ya que transmite una gran cantidad de espectro de luz de onda corta.

Simultáneamente, sólo muy poco del calor emitido por el absorbedor escapa a la cubierta (efecto invernadero).

Además, la cubierta transparente evita que el viento y la brisa transporten el calor recogido (convección). Junto con el marco, la cubierta protege el absorbedor de las condiciones climáticas adversas. Los materiales típicos del bastidor incluyen aluminio y acero galvanizado; A veces se utiliza plástico reforzado con fibra de vidrio.

El aislamiento en la parte posterior del absorbedor y en las paredes laterales disminuye la pérdida de calor por conducción. El aislamiento es generalmente de espuma de poliuretano o lana mineral, aunque a veces se usan materiales aislantes de fibra mineral como lana de vidrio, lana de roca, fibra de vidrio o fibra de vidrio.

Los colectores planos demuestran una buena relación precio-rendimiento, así como una amplia gama de posibilidades de montaje (en el tejado, en el techo mismo o sin fijar).

Con el fin de reducir la pérdida de calor en el marco por convección, el aire puede ser bombeado fuera de los tubos colectores. Tales colectores pueden entonces llamarse colectores de tubo evacuado. Deben ser evacuados una vez cada uno a tres años.

Colectores de tubos de vacío

  • Esquema de un colector de tubería de calor

En este tipo de colector de vacío, la tira de absorción está situada en un tubo de vidrio a prueba de presión y vacío. El fluido de transferencia de calor fluye a través del absorbedor directamente en un tubo en U o en contracorriente en un sistema de tubo en tubo. Varios tubos individuales, interconectados en serie, o tubos conectados entre sí a través del colector, constituyen el colector solar. Un colector de tubo de calor incorpora un fluido especial que comienza a vaporizarse incluso a bajas temperaturas. El vapor se eleva en los tubos individuales de calor y calienta el fluido portador en la tubería principal por medio de un intercambiador de calor. El líquido condensado fluye entonces hacia atrás en la base del tubo de calor.

Las tuberías deben estar inclinadas en un grado específico por encima de la horizontal para que el proceso de vaporización y condensación funcione. Hay dos tipos de conexión de colector al sistema de circulación solar. El intercambiador de calor se extiende directamente en el colector ("conexión húmeda") o está conectado al colector por un material conductor de calor ("conexión en seco"). Una "conexión en seco" permite intercambiar tubos individuales sin vaciar todo el sistema de su fluido. Los tubos de evacuación ofrecen la ventaja de que funcionan eficientemente con altas temperaturas de absorción y con baja radiación. También se pueden obtener temperaturas más altas para aplicaciones tales como calentamiento de agua caliente, producción de vapor y aire acondicionado.

¿Cuánta energía proporciona un colector solar?

  • Gráfica de los rangos de eficiencia y temperatura de diversos tipos de colectores (radiación: 1000 W / m²)

La eficiencia de un colector solar se define como el cociente de la energía térmica utilizable contra la energía solar recibida. Además de la pérdida térmica, también hay pérdidas ópticas. El factor de conversión u eficiencia óptica h0 indica el porcentaje de los rayos solares que penetran en la cubierta transparente del colector (transmisión) y el porcentaje que se absorbe. Básicamente, es el producto de la velocidad de transmisión de la cubierta y la tasa de absorción del absorbedor.

Los costos específicos de los colectores también son importantes. Los colectores de tubos de vacío son sustancialmente más caros que los colectores planos (153,34 a 613,55 euros / m²) o incluso los absorbedores de plástico (25,60 a 102 , 26 euros / m²). Sin embargo, un buen colector no garantiza un buen sistema solar. Más bien, todos los componentes deben ser de alta calidad y capacidad y resistencia similares.

Texto y gráficos con permiso del:  
Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie eV - Sociedad Alemana para la Energía Solar.

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