anul IV. numărul 1. - aprilie 2008 - Tehnic

Utilizarea în proporţie cât mai mare a surselor de energie regenerabile, este interesul nostru, al tuturor. Protecţia mediului face necesar tot mai stringent înlocuirea purtătorilor de energie tradiţionali, cu cei regenerabili. Reţeaua de comercializare ale produselor destinate instalaţiilor pentru construcţii MELINDA INSTAL, ocupă un loc important printre iniţiatorii noutăţilor tehnice din domeniu.

Sistemul de colectoare solare cu tuburi vidate, ca rezultat ale celor mai recente inovaţii tehnice ajută la răspândirea cât mai rapidă, a utilizării resurselor de energie regenerabile. În prezent, colectorul solar cu sistem heat-pipe (tub termic), de concepţie comună britanico-australă, este utilizat cu succes pe scară mondială, datorită randamentului deosebit de ridicat, principiului de funcţionare simplu, lipsei necesităţii intreţinerii, montabilităţii uşoare şi - nu în ultimul rând - preţului avantajos (fig. 1.). În construcţie heat-pipe, tuburile termice transmit căldura prin contact mecanic colectorului, respectiv agentului termic care circulă în colector, astfel fiecare tub al colectorului solar funcţionează ca un sistem individual, închis (fig. 2.). Energia solară se poate transforma aproape fără pierderi în energie termică, datorită tubului vidat având pereţi duble din sticlă şi stratului absorbant selectiv aplicat pe suprafaţa peretelui interior. Colectorul este izolat termic cu vată minerală, pentru a păstra energia termică captată. Colectorul D-EG cu tuburi vidate se fabrică în două variantre: cel mic cu 20 de tuburi, iar cel mare cu 30 de tuburi, având suprafaţa brută absorbantă de 3 m2, respectiv de 4,4 m2 (fig. 3.).
Stratul special absorbant aplicat pe toată suprafaţa ( pe 360°) peretelui interior din sticlă, transmite căldura captată foliei din aluminiu cu care este în contact şi care înconjoară tubul termic amplasat în centrul ei (fig. 4.).

În tubul termic din cupru se găseşte apă ţinută la presiune scăzută, aproape de vid. Acest lichid începe să fiarbă la temperatura de 30 °C. Aburii fierbinţi produşi se ridică în condensatorul aflat pe partea superioară al tubului, care este în contact direct (mecanic) cu colectorul. Agentul termic din colector, preia căldura condensatorului tubului termic, totodată răcindu-l, astfel aburii din camera de condensare se transformă din nou în apă, care se scurge pe peretele tubului, pentru a începe un nou ciclu (fig. 5-6.). Agentul termic, care circulă în colector, va încălzi treptat apa din rezervorul ACM, respectiv apa de încălzire. Datorită faptului, că suprafaţa absorbantă este aplicată circular pe tuburile colectorului solar, razele solare cad întotdeauna perpendicular pe ea. Pentru a se putea profita de acest avantaj şi să se obţină un randament maxim, tuburile solare au fost dispuse astfel, încât să nu se umbrească reciproc.
Astfel, folosind colectorul cu tuburi vidate D-EG obţinem randament maxim de două ori pe zi, nu numai la amiază, ca în cazul colectoarelor plane (fig. 7.). În timpul amiezii razele solare ce trec printre tuburi sunt reflectate de oglinda aşezată în spatele tuburilor, acestea fiind captate de partea inferioară a suprafeţei absorbante. Randamentul obţinut înainte şi după timpul amiezii, totuşi depăşeşte cu 5 % randamentul din timpul prânzului. Acest aspect prezintă avantaj, mai ales pe timp de iarnă. Randamentul este sporit şi datorită efectului de seră: datorită pereţilor dubli este împiedicată în întregime radiaţia inversă a căldurii (spre exteriorul tuburilor). Mulţumit proprietăţilor lor deosebite, colectoarelele cu tuburi vidate D-EG pot produce căldură chiar şi pe timp înnorat, bineînţeles în măsură mai redusă decât pe timp cu cer senin. Acest fapt are importanţă datorită faptului, că perioada de timp în care colectoarele pot capta cea mai mare cantitate de energie solară, este între orele 9 şi 16.

La acest tip de colectoare solare, datorită construcţiei sticlă-sticlă, practic nu există pierderi de vid. Suportul lui masiv şi rezistent la intemperii este universal, uşor adaptabil atât la acoperişurile înclinate, cât şi la cele orizontale. Montarea pe acoperiş este uşoară, nu necesită macara, deoarece se asamblează din ţevi la faţa locului. Necesarul de spaţiu pe acoperiş este de 1650 x 1960 x 160 mm pentru colectoarele cu 20 de tuburi şi de 2490 x 1960 x 160 mm pentru cele cu 30 de tuburi.
Nu necesită activităţi de întreţinere, tuburile confecţionate din sticla de silicat de bor având grosimea de 1,6 mm, rezistă la bucăţi de gheaţă (grindină) având diametrul de până la 25 mm. Chiar, dacă eventual se deteriorează careva din tuburile vidate, sistemul nu trebuie golit, nici măcar oprit, schimbarea lor se poate face simplu, fără cunoştinţe de specialitate. Colectorul solar cu tuburi vidate mai are un avantaj, care duce la simplificarea sistemului, şi implicit la scăderea preţului de cost. Având în vedere, că agentul termic circulă doar în colectorul sistemului -nu şi în tuburi- prin înclinarea uşoară a colectorului se poate obţine autogolirea sistemului adică se poate crea aşa numitul sistem „drain-back". Un astfel de sistem nu necesită utilizarea antigelului, se poate folosi apă obişnuită ca agent termic, deoarece la oprirea pompei de circulaţie apa se scurge în rezervor, golindu-se astfel colectorul. Deci când sistemul nu funcţionează, nu este apă în colector care pe timp de iarnă ar putea îngheţa, iar vara ar putea fierbe. În acest fel sistemul nu necesită grup de pompare complicat şi scump, nici vas expansiune. Un alt aspect ar mai fi, că apa obişnuită este un agent termic mai bun decât antigelul, în plus nu are efect corosiv asupra ţevilor din cupru.

Datele tehnice al tubului vidat:
Lungime: 1800 mm
Diametrul tubului exterior: 58 mm
Diametrul tubului interior: 47 mm
Grosimea sticlei: 1,6 mm
Dilataţia termică:3,3x10-6 mm/°C
Material: sticlă din silicat de bor 3,3
Strat absorbant: selectiv Al-N/Al
Absorbţie: > 92 % (AM 1,5%)
Radiaţie spre exterior: P< 5x10-3 Pa
Temperatura de mers fără schimb de căldură: 245 °C (G = 1000 W/m2)
Pierderi de temperatură: < 0,8 W/m2°C
Presiunea maximă de lucru: 8 bar

Datele tehnice ale tubului termic
Lungime: 1800 mm
Material: cupru dezoxidat cu P Cu+Ag > 99,99%
Dimensiunile ţevii din cupru: 8 mm x 0,7 mm
Dimensiunile condensatorului: 20 mm x 50 mm
Agent termic: Apă
Temperatura maximă de funcţionare. 300 °C
Temperatura iniţială: < 30 °C
Vid: P < 5x10-3 Pa
Unghiul de instalare faţă de verticală: 20-70°
Unghiul de instalare faţă de orizontală: 0 ± 5°

Datele tehnice ale colectorului
Material: Cupru > 99,93 %, Staniu< 0,012 %, Zinc < 0,04 %, Plumb < 0,003 %, Fier < 0,004 %, Nichel < 0,003 %, Arsen < 0,002 %, Sulf < 0,003 %, Bizmut < 0,001 %, Antimon < 0,002 %.
Lungime:1660 mm (cu 20 de tuburi), 2490 mm (cu 30 de tuburi).
Înălţimea în cazul înclinării la 45 ° pe acoperiş orizontal: 1400 mm
Ţeava din colector: f 22 x 1 mm
Materialul aliajului de lipit tare: 45% argint, 30% cupru, 25% zinc, fără impurităţi de grafit şi cadmiu
Racordurile turului şi al returului: ţeavă din Cu f 22 x 1 mm
Teaca sondei termostatului: f10 x 1 mm

Viteza recomandată al fluidului: 0,1 litri / min la fiecare tub vidat
Debit maxim: 15 litri/ min
Presiunea maximă de lucru: 800 kPa
Volum: 520 ml (colector cu 20 de tuburi), 710 ml (colector cu 30 de tuburi).
Materialul pieselor din cauciuc: cauciuc siliconat HTV termorezistent până la 300 °C.
Piesele cele mai importante al sistemului, sunt: colectorul solar adecvat şi rezervorul drain-back. Din figurile ataşate se poate observa, că în colectorul solar cu tuburi vidate, circulă agent termic doar în colector, nu şi în tuburile vidate, schimbul de căldură fiind asigurat de tuburile termice, care formează un sistem închis în fiecare tub vidat (fig. 8.).

Rezervorul drain-back datorită construcţiei sale speciale, îndeplineşte rolul de egalizator al presiunilor, de rezervor şi de aerisitor în sistem. Aceste funcţii multiple al rezervorului drain-back, fac de prisos utilizarea sistemelor de securitate complexe şi a grupurilor de pompare scumpe. Se utilizează o singură pompă de circulaţie, care este conectată la sistemul de comandă ales. Schema unui sistem de încălzire simplu, pentru producerea ACM, având incorporat un rezervor drain-back, este arătată în fig. 9. Sistemele de încălzire echipate cu colectoare D-EG pentru producerea ACM, în medie anuală pot produce chiar şi 75-80 % din necesarul de energie pentru locuinţele particulare, pensiuni, hoteluri, spitale sau alte instituţii. Cu ajutorul unor sisteme mai complexe, se poate reduce timpul de funcţionare al cazanelor pentru încălzire chiar şi până la jumătate. Sistemele cu colectoare solare D-EG se pot asocia atât sistemelor de încălzire cu consum redus de energie cum sunt cazanele pe peleţi, cazanele cu funcţionare pe principiul gazeificării lemnului sau pompele de căldură, cât şi oricărui fel de sistem tradiţional. Sunt utilizabile foarte bine în cazul sistemelor de încălzire cu temperatură scăzută de funcţionare. Sunt un accesoriu indispenzabil al caselor cu necesar de energie pasiv sau scăzut.. Utilizând un astfel de sistem de încălzire, se poate reduce cu mai multe tone cantitatea de CO2 emis anual.
Colectoarele solare D-EG au fost verificate şi calificate conform standardului EN 12975 de către instituţia suedeză SP. Produsul are marcaj CE.