O coletor solar de placa plana é um tipo de painel solar térmico cujo objetivo é transformar a radiação solar em energia térmica.
Este tipo de painéis solares térmicos tem uma boa relação custo / eficácia em climas moderados e são adequados para um grande número de aplicações térmicas, tais como:
- Produção de água quente sanitária (AQS).
- Aquecimento de piscinas.
- Suporte para aquecimento por energia solar térmica.
- Pré-aquecimento de fluidos industriais.
Como funciona um coletor solar plano?
O funcionamento de um coletor solar plano é baseado na transferência de calor.
A radiação solar incide no absorvedor de calor do coletor. Quando a radiação atinge a superfície absorvente, parte de sua energia é convertida em calor. Consequentemente, a temperatura do coletor solar aumenta.
Se passarmos um fluido para dentro do coletor, parte desse calor é transferido para o líquido de acordo com a primeira e a segunda leis da termodinâmica. O resto da energia ainda é perdido na forma de radiação do coletor térmico solar para o ambiente externo.
Se quisermos obter um bom desempenho e reduzir o consumo de energia, devemos trabalhar os coletores na temperatura mais baixa possível.
Qual a vantagem dos coletores solares envidraçados?
Este tipo de coletor possui uma tampa transparente que retém a radiação que ricocheteia no absorvedor e aumenta a eficiência geral. Para isso, a tampa transparente do coletor gera um efeito estufa.
O efeito estufa é gerado em alguns corpos transparentes, que normalmente só são atravessados por radiação com comprimento de onda entre 0,3 e 3 mícrons. Como a maior parte da radiação solar está entre 0,3 e 2,4 mícrons, a luz do sol pode passar pelo vidro.
Uma vez passada, a radiação encontra o absorvedor, que é aquecido pela radiação solar e emite uma radiação entre 4,5 e 7,2 mícrons que não consegue passar pelo vidro novamente.
Essa radiação solar que não pode sair é refletida de volta para dentro. Uma parte dessa energia aquece o vidro e o vidro a envia para dentro e para fora.
Tipos de coletores solares planos
Podemos distinguir dois tipos básicos de coletores solares de placa plana, dependendo da configuração do absorvedor e se é envidraçado ou não:
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Configuração do absorvedor paralelo; Este tipo de coletor pode ser usado horizontalmente e verticalmente. A configuração paralela favorece que a temperatura do coletor seja estratificada com um maior volume de circulação de água pelos ramais dentro do coletor.
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Configuração do absorvedor em série: é composto por um único circuito contínuo com pouco volume de água circulante e maior salto térmico, com bom desempenho.
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Vidros - geralmente usados em sistemas ou instalações de aquecimento doméstico de água. A temperatura de operação é geralmente entre 30 ° C e 60 ° C. Consiste em uma caixa isolada coberta por vidraça. No interior, existe um absorvente no qual circula o fluido de transferência de calor. O envidraçamento bloqueia a radiação infravermelha e isola o entreferro acima do absorvedor para mantê-lo aquecido.
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Sem esmalte: este tipo de coletor plano é muito mais barato, mas menos difundido. Dependendo da temperatura externa, é geralmente usado em sistemas de aquecimento de piscinas, mas às vezes pode ser usado como sistema de aquecimento de água quente em países quentes. Em áreas temperadas, a temperatura operacional é geralmente inferior a 30 graus Celsius.
Componentes de um coletor solar plano
O coletor solar plano é composto pelos seguintes elementos:
1. Absorvente
O absorvedor é o elemento que intercepta a radiação solar no interior do coletor e é responsável por transformar a energia solar em energia térmica.
O absorvedor geralmente é formado por uma folha metálica, geralmente cobre (um bom condutor térmico) que escurece. Corpos escuros e foscos capturam a radiação solar melhor do que qualquer outra cor.
Existem duas maneiras de escurecer o absorvedor:
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Uma fina película de tinta preta resistente ao calor resiste a altas temperaturas.
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Um tratamento seletivo, baseado em deposições eletroquímicas ou tintas com óxidos metálicos que apresentam alta absorção de radiação solar e baixa emissividade de calor.
O absorvedor incorpora uma grade de conduítes através dos quais o fluido de transferência de calor irá circular.
2. Tampa transparente
A tampa transparente tem a função de isolar o coletor solar das condições ambientais externas e permitir a passagem da radiação solar. Essa cobertura é o que causa o efeito estufa.
Geralmente é feito de uma única folha de vidro forte de aproximadamente 4 mm de espessura.
Esta parte está presente apenas em coletores solares planos envidraçados.
3. Isolamento
O isolamento tem a função de evitar perdas de calor do interior do coletor - especificamente do absorvedor - para o exterior. Normalmente é constituído por folhas de espuma sintética (poliuretano, cianeto, fibra de vidro, etc.) localizadas nas laterais e na parte posterior do painel solar.
4. Habitação
A caixa serve para alojar o resto dos componentes do coletor solar.
Este fecho é normalmente formado por um perfil de alumínio que garante uma resistência à montagem, mesmo em condições extremas de trabalho. Além disso, o invólucro possui furos para drenagem de condensados na parte inferior.
