Coletores solares. Coletores tubulares evacuados. Esquema, descrição

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Coletores solares. Coletores evacuados tubulares. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Coletores solares simples de placa plana tradicionais foram projetados para uso em regiões com climas quentes e ensolarados. Eles perdem drasticamente sua eficácia em dias adversos - em clima frio, nublado e ventoso. Além disso, a condensação e a umidade induzidas pelo clima causarão desgaste prematuro dos materiais internos, o que, por sua vez, levará à degradação e falha do sistema. Essas deficiências são eliminadas usando coletores evacuados.

Coletores solares. Coletores tubulares evacuados

Os coletores de vácuo aquecem a água doméstica onde é necessária água de temperatura mais alta. A radiação solar passa pelo tubo de vidro externo, atinge o tubo absorvedor e é convertida em calor. É transmitido pelo fluido que flui através do tubo. O coletor consiste em várias fileiras de tubos de vidro paralelos, a cada um dos quais é anexado um absorvedor tubular (em vez de uma placa absorvedora em coletores de placa plana) com um revestimento seletivo. O líquido aquecido circula pelo trocador de calor e cede calor à água contida no tanque de armazenamento.

Os coletores de vácuo são modulares, ou seja, tubos podem ser adicionados ou removidos conforme necessário, dependendo da necessidade de água quente. Durante a fabricação de coletores desse tipo, o ar é aspirado do espaço entre os tubos e um vácuo é formado. Devido a isso, as perdas de calor associadas à condutividade térmica do ar e à convecção causada por sua circulação são eliminadas. O que resta é a perda de calor por radiação (a energia térmica se move de uma superfície quente para uma superfície fria, mesmo no vácuo). No entanto, esta perda é pequena e desprezível em comparação com a quantidade de calor transferida para o líquido no tubo absorvedor. O vácuo no tubo de vidro é o melhor isolamento térmico possível para o coletor - reduz a perda de calor e protege o absorvedor e o tubo de calor de influências externas adversas. O resultado é um desempenho excelente que supera qualquer outro tipo de coletor solar.

Existem muitos tipos diferentes de coletores de vácuo. Em alguns, outro terceiro tubo de vidro passa dentro do tubo absorvedor; existem outros projetos de aletas de transferência de calor e tubos de fluido. Existe um coletor de vácuo que contém 19 litros de água em cada tubo, eliminando assim a necessidade de um tanque de armazenamento de água separado. Os refletores também podem ser colocados atrás dos tubos de vácuo para concentrar ainda mais a radiação solar no coletor.

Fatores como a pressão atmosférica e as dificuldades técnicas associadas à vedação do invólucro do coletor tornam sua fabricação muito trabalhosa. Para superar a força colossal da pressão atmosférica, é necessário fortalecer a casca transparente com uma massa de suportes internos. O problema de criar um sistema de alto vácuo eficiente a um custo moderado ainda não foi resolvido. Faz sentido aplicar e adaptar melhores tecnologias desenvolvidas para a indústria de lâmpadas com sua produção em massa comprovada. É bastante viável na prática criar um coletor evacuado tubular e manter um alto vácuo nele, por analogia com lâmpadas elétricas e tubos de TV. Para reduzir a perda de calor através da atmosfera interna do gás (ou seja, perdas convectivas), é necessário manter o isolamento a vácuo ideal do coletor durante todo o período de operação.

Em regiões com grandes diferenças de temperatura, esses coletores são muito mais eficientes do que os coletores planos por vários motivos. Em primeiro lugar, eles funcionam bem sob condições de radiação solar direta e difusa. Esta característica, aliada à capacidade do vácuo de minimizar a perda de calor para o exterior, torna estes coletores indispensáveis em invernos frios e nublados. Em segundo lugar, devido ao formato redondo do tubo de vácuo, a luz do sol incide perpendicularmente ao absorvedor durante a maior parte do dia. Para comparação, em um coletor plano fixo, a luz solar incide perpendicularmente à sua superfície apenas ao meio-dia. Os coletores a vácuo têm temperatura e eficiência da água mais altas do que os coletores de placa plana, mas também são mais caros.

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