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Instalação solar térmica

Coletor solar de tubo de vácuo, tipos e operação de coletores de vácuo

Coletor solar de tubo de vácuo, tipos e operação de coletores de vácuo

Um coletor solar de tubo de vácuo é um tipo de painel solar que aproveita a energia solar térmica. O objetivo dos coletores solares é converter a radiação solar em energia térmica.

O coletor solar de tubo de vácuo consiste em um conjunto de tubos cilíndricos. Os tubos são constituídos por um absorvedor seletivo, localizado em uma sede reflexiva e circundado por um cilindro de vidro transparente.

Um vácuo foi criado entre o tubo externo transparente e o absorvedor interno. Assim, são evitadas perdas termodinâmicas por condução e convecção da superfície absorvente. Esta característica permite atingir temperaturas superiores a 100ºC e aproveitar muito mais a radiação solar.

Este tipo de painel solar tem um desempenho superior ao dos coletores planos.

Tubos de vácuo solares podem ser usados ​​para obter água quente sanitária, sistemas de aquecimento, aquecimento de piscinas, etc.

Tipos de coletores solares de tubo de vácuo

Atualmente, existem dois tipos de coletores solares térmicos com tubo de vácuo, com técnicas bastante diferentes em termos de transmissão de calor do tubo de vácuo para o circuito primário.

  • Coletores solares a vácuo de fluxo direto.

  • Coletores solares de tubos de vácuo.

Coletores solares a vácuo de fluxo direto

Os coletores solares a vácuo de fluxo direto têm um coletor de calor principal do circuito primário na parte superior do tubo. Cada tubo é conectado a este coletor por meio de um circuito de ida e volta (às vezes podem chegar a 20 tubos).

Por meio desse circuito circula o fluido do circuito primário, que se aquece durante a viagem e transporta a energia térmica para um trocador de calor.

Os circuitos internos dos tubos têm duas configurações básicas: o circuito concêntrico ou o circuito separado.

Coletores solares a vácuo com tubo de calor

Neste sistema, como no caso anterior, os coletores solares térmicos possuem um coletor solar principal do circuito primário na parte superior. Neste caso, o tubo de vácuo possui um tubo central de cobre selado e preenchido com uma mistura alcoólica.

Este tubo é conectado ao absorvedor do coletor por meio de uma pipeta condensadora. A tubulação realiza uma troca de calor em direção ao circuito primário.

A radiação solar faz com que o absorvedor aqueça e evapore a mistura alcoólica em seu interior. A mistura evaporada sobe para o condensador localizado no painel solar térmico. Neste ponto, o calor cessa no circuito primário e ele condensa novamente, retornando ao fundo do coletor com o seu próprio peso.

Uma das características específicas deste tipo de coletores é que alguns modelos permitem que cada tubo seja inclinado individualmente. Este recurso é muito útil em locais onde, devido a requisitos de construção, é necessário montar os coletores solares desorientados pelo sul.

Como funciona um coletor solar de tubo de vácuo?

Nos coletores de tubo de vácuo solar, o efeito isolante é obtido por um vácuo em um tubo de vidro ou no espaço de dois tubos de vidro dispostos concentricamente. Esta técnica reduz muito a transferência termodinâmica de calor para o ar ambiente por meio de perdas por convecção reduzidas.

Especialmente no inverno, os coletores de vácuo, devido ao seu bom isolamento, obtêm um desempenho térmico significativamente superior do que os coletores solares de placa plana. A resistência a temperaturas muito baixas é dada como uma média de -30 graus Celsius.

Fabricantes individuais na área de energia solar citam o limite para tubos de 70 mm a -50 graus Celsius. No entanto, a proteção contra congelamento deve ser fornecida em temperaturas abaixo de -10 graus Celsius para as linhas.

Para realizar esta proteção, existem várias possibilidades. As soluções mais comuns são aditivos anticongelantes para aquecer o meio. Para sistemas que funcionam com água pura, o controlador solar controlará os limites de temperatura.

Se a temperatura no retorno cair para aproximadamente 4 graus Celsius, o calor do tanque de armazenamento ou sistema de aquecimento alternativo é bombeado para o sistema de linha do sistema solar.

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Data de publicação: 30 de maio de 2018
Última revisão: 13 de outubro de 2021