ssp subiecte pe larg

5/25/2018 SSP Subiecte Pe Larg

1/14

1) Legea Stephan-Boltzmann-explicarea calculul si odul de calcul al termenilor careintervin

Legea Stefan-Boltzmann

Graficul radiaiei termice emise de un corp negru n funcie de temperatur. Cu albastru deschiseste aproximaia luiWien.

Legea StefanBoltzmann,spune cenergia total radiat de ounitate de suprafaa corpului

negru ntr-o unitate de timp (cunoscut i caradiaia corpului

negru, emitanaintegralsau radiana integral), , este direct proporional cu puterea a

patra a temperaturii termodinamice (absolute) :

Un caz mai general este cel al corpului gri, care nu absoarbe sau emite toat radiaia, ci doar oparte a ei, caracterizat prinemisivitatea :

Emitana are dimensiunea unui flux energetic, iar n SI se msoar

n Joule pe secundimetru ptrat, sau echivalentul W/m2. Temperatura se exprim nK,

iar este emisivitarea corpului gri. Pentru corpul absolut negru .

Constanta de proporionalitate, numitconstanta corpului (absolut) negrusau constanta

StefanBoltzmann, nu este o constant fundamental, ci una derivat. Valoarea ei este:

unde este constanta Boltzmann, este constanta Planck, iar este viteza luminii n vid. De

exemplu, la 1000 K radiaia corpului negru este de 56704 W/m2.
http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.pnghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Stefan_Boltzmann_001.png


2/14

Legea a fost dedus n1879 de Joef Stefan(1835-1893)pe baza msurtorilor experimentale

efectuate de John Tyndall i a fost dedus teoretic dintermodinamicde Ludwig

Boltzmann (1844-1906) n 1884.

Legea lui Planck i legea deplasrii punii lui Wien. Radiaia n regiunea spectrului

electromagnetic de la aproximativ 0,2 m la 1000 m, se numete radiaie termic i este emisde toate substanele prin intermediul temperaturi lor. Distribuia lungimii de und a radiaieiemise de un corp este dat de legea lui Planck [3.7]:

]1)/[exp(

2

0

5

2

0,

TkCh

ChE

b

, (3-18)

Unde: heste constanta lui Planck ; kconstanta lui Boltzmann.Termenii 202 hC i khC /0 sunt adesea numii prima i a doua constant a radiaiei, fiind

notate cu C1, respectiv C2. Se recomand urmtoarele valori pentru: WmC 2161 ,107405,3

imKC ,0143879,02 .

Este de asemenea important de cunoscut lungimea de und corespunztoare intensitiimaxime a radiaiei corpului negru. Prin diferenierea distribuiei Planck i egalnd cu zero,lungimea de und corespunztoare distribuiei maxime poate fi derivat. Aceasta duce la legeadeplasrii punii Wien, care poate fi scris astfel:

mKT ,8.2897max , (3-19)

Legea lui Planck i legea deplasrii Wien prezint distribuia radiaiei spectrale pentruradiaia corpului negru de la o surs cu temperatur de 6 000 K, 1 000 K i 400 K.

Ecuaia Stefan-Boltzmann. Legea lui Planck d distribuia spectral a unui corp negru, darn calculele inginereti energia total este adesea determinat integrnd legea lui Planck pe totintervalul lungimilor de und. Energia total emis de un corp negru este egal cu:

0

4TdEE bb , (3-20)

Unde: este constanta Stefan-Boltzmann, egala cu 8106697.5 Wm2K4. Aceasta constantapare n toate ecuaiile radiaiei.

2)Gaze cu efect de sera-explicarea efectului de sera pentru gaze poliatomice

Efectul de ser. Efectul de ser este, n limite normale, un fenomen natural benefic pentru

Pmnt. Prin condiii normale se nelege situaia n care creterea concentraiilor gazelor cuefect de ser nu se datoreaz proceselor antropice. n absena acest uia, temperatura medie lasuprafaa pmntului ar scdea la 18 0C, fa de 15 0C ct este n momentul de fa.

Principalele gaze cu efect de ser sunt: bioxidul de carbon (CO2), gazul metan (CH4),protoxidul de azot (N2O), vaporii de ap (H2O), derivai cloroflorurai ai hidrocarburilor saturate(CFC, HCFC), ozonul, monoxidul de carbon (CO), precum i compuii organici volatili (COV).Primele trei gaze au un efect direct asupra efectului de ser n timp ce ultimele au un efectindirect.


3/14

Ponderea acestor gaze n producerea efectului de ser ine cont de trei parametrii: durata de via n atmosfer; capacitatea fiecrui gaz de a absorbi cldur; concentraia acestora n atmosfer pentru fiecare gaz.Indicele ce permite compararea potenialelor de nclzire a emisiilor de gaze cu efect de ser

este GWP (Global Warning Potential). GWP este o mrime care indic de cte ori potenialul denclzire al unui gaz este mai mare ca cel al CO 2, pentru care se consider GWP = 1. GWP-ulpoate aprecia potenialul de nclzire pentru perioade de 20, 100 i 500 de ani. n calcule seconsider n special perioada cea mai scurt, respectiv cea de 20 de ani.

Relaia utilizat pentru determinarea indicatorului efectului de ser este (3-62), unde Xi =GWPireprezint GWPpentru o anumit perioad i pentru un anumit poluant i.

Relaia utilizat pentru determinarea impactului global este (3-62) unde Xi = POCPireprezintaPOCPpentru fiecare poluant i.

Toxicitatea uman. Substanele care particip la formarea acestui indicator sunt prezentaten tabelul de mai jos.

Tabelul 3-13 : HTP pentru diferite substane [3.35]Substane HTPaer, i(kg 1, 4DCB echiv./kg)

NOx 1,2

praf 0,82

SO2 0,096

NH3 0,1

Pb 292

Pb 3 300

Fenoli 0,52

n tabelul 3-13 se prezint doar contribuia substanelor asupra ecosistemului aer. Evalurilesubstanelor sunt valabile pentru o perioad de 100 de ani dup relaia (3-62) undeXi=HTPireprezint potenialul de toxicitate uman pentru poluantul i. Indicii superiori 1,3 reprezintimpactul asupra solului industrial iar indicele superior 2 impactul asupra solului.

Emisii de gaze cu efect de ser. n tabelul 3-20 se prezint emisiile de gaze cu efect de serproduse pe durata de via a centralelor solare analizate. Valoarea medie a acestora este n jurul a200 g/kWh, i majoritatea provin n timpul etapei de generare de electricitate. Emisiile datorateetapelor de construcie i dezafectare a centralei solare se situeaz ntre 17 35 g/kWh, valorisimilare cu cele din literatur.

Tabelul 3-20 : Emisii de gaze cu efect de ser pe ciclul de via acentralelor solare analizate, n g CO2echiv/kWh


4/14

g CO2echiv/kWhCentral solar

cu turnCentral solar cu

jgheaburi parabolice

Panouri solare 5,6 18,6

Grup energetic 0,64 0,46Sistem de stocareenergie termic

9,49 14,9

Turn 0,04

Cldiri 1,03 0,47

Construcie 0,09 0,37

Dezafectare 2,8 10-3 7,07 10-2

Subtotal 17 35

Generare elecricitate 185 160,5

Total 202 196

n literatura de specialitate emisiile de gaze cu efect de ser se situeaz n domeniul 11 48g/kWh respectiv n domeniul 10 80 g/kWh pentru o central cu turn solar respectiv pentru ocentral cu jgheaburi parabolice cu excepia studiilor realizate deWeinrebe i Uchiyama care auanalizat sisteme hibride.

Se observ c cea mai mare parte din totalul emisiei de CO2generat n etapa de producereenergie provine din:

combustia gazului natural 95 g/kWh pentru centrala solar cu jgheaburi parabolice i114 g/kWh pentru centrala cu turn solar;

aprovizionarea cu gaze naturale 16,6 g/kWh pentru centrala solar cu jgheaburiparabolice i 19,9 g/kWh pentru centrala cu turn solar;

consumul de electicitate din sectorul energetic local : 48,5 g/kWh pentru cent rala solarcu jgheaburi parabolice i 50,1 g/kWh pentru centrala cu turn solar.

Este demn de remarcat contribuia relevant n producerea de gaze cu efect de ser aconsumului de electricitate de ctre centrala electric nsi. Acest lucru ar putea avea consecine

negative asupra mediului ambiant dac mix-ul de energie la nivel local, regional sau naional arfi acoperit n mare parte din combustibili solizi de origine fosil. n acest caz dac pentru aacoperi consumul propriu al centralei s-ar utiliza o parte din energia produs atunci impactulglobal asupra mediului nconjurtor ar fi sensibil redus.

n figura 3-61 se prezint bilanul emisiilor globale de gaze cu efect de ser n cazul centralesolare cu jgheaburi parabolice.


5/14

3)Structura constructiva de baza a unui sistem solar pasivdestinat incalzirii apei

V.4. Sisteme de nclzire solarProcesul de captare i conversie a radiaiei solare n cldur a fcut obiectul unor programe

de cercetare desfurate n diverse ri: SUA, Frana,Germania, etc. n Romnia s-au efectuatcercetri n domeniu la ICPET,ICEMENERG, INCERC Bucureti, Facultatea de Instalaii aUTCB i s-au concretizat prin obiective concrete precum casa solar de la Neptun, casa solarCS 2 Cmpina, casa solar CS 3 Bucureti, etc.

Pe plan mondial, preocuprile pentru valorificarea energiei solare sunt reprezentate deobiective ca: instalaii pentru prepararea apei calde menajere (ACM), instalaii pentrunclzire, instalaii pentru desalinizarea apei, instalaii de rcire ide uscare, sisteme de ap caldpentru industrie i agricultur, avioane solare, automobile autonome solare, centrale solare

spaiale, etc.n condiiile n care problematica energetic crete n importan, iar protecia mediului adevenit o cerin a societii, s-au intensificat i eforturile n direcia dezvoltrii tehnologiilor devalorificare a energiilor neconvenionale.

Dup un declin datorat tehnologiilor greoaie, a costurilor ridicate pentru materiale, exploatarei ntreinere, activitatea n domeniul dezvoltrii iperfecionrii tehnologiilor de captare ivalorificare a radiaiei solare cunoate un reviriment, datorit avantajelor evidente pe care leofer:

Centrala

solar etapa

de producereenergie

Combustia

gazului natural

Mix-ul de

energie la

nivel local

Electricitate

din utilizarea

centralei pe

gaz natural

Electricitate

din utilizarea

de centrale pe

crbune

Aprovizionare

a cu gaz

natural

Figura 3-61: Emisiile globale de gaze cu efect de ser pentru centrala solar cujgheaburi parabolice (g/kWh)


6/14

- soarele este o surs de energie nepoluant i inepuizabil;- este o surs de energie dispers, ceea ce permite utilizarea, prin conversii n alte forme deenergie, direct la locul de consum,eliminndu-se transportul la distan;- energia solar poate fi transformat n alte forme de energie (termic,electric, mecanic,chimic) cu ajutorul captatoarelor;

- captatoarele pot fi executate n variante constructive simple sau mai complexe, forma, tipul imrimea acestor dispozitive depinznd de energia nou creat.Pentru problemele legate de utilizarea energiei solare sunt necesare dou date meteorologice

importante: intensitatea de radiaie i durata de insolaie, pe baza crora se calculeaz intensitatearadiaiei solare efective pe diferite suprafee. Datele centralizate referitoare la durata medie destrlucire a soarelui suntfurnizate de Institutul Naional de Meteorologie i Hidrologie.

Analiza oportunitii folosirii instalaiilor solare de nclzire se face pe baza unor factorica: sarcina de nclzire, energia solar disponibil, costul i durata de recuperare ainvestiiilor, etc.Aceste sisteme de nclzire pot fi pasive sau active. n prima situaie, nclzireaspaiilor se face n mod natural, fr intervenia unui mijloc mecanic care s produc circulaiaunui agent termic

(aer). Sistemele active presupun existena unor echipamente mecanice care sproduc circulaiaagentului termic (ap sau aer).n prezent, n tehnica instalaiilor solare de nclzire i preparare ACM , se folosete o

mare gam de captatori solari, pentru care productorii furnizeaz datele tehnice necesare.Acetia transform radiaia solar n energie termic, pecare o cedeaz mediului de transport(agent termic) i trebuie amplasai astfel nct eficiena captrii s fie maxim. Fiind elementeexterioare ale instalaiei,trebuie s ndeplineasc i condiii de rezisten, stabilitate i estetic.

Pentru captatorul plan din figura 5.18, pe suprafaa absorbant (ex. Tabldin cupru vopsit nnegru) cade radiaia solar direct i difuz, care setransform n cldur, suprafaa deabsorbienclzindu-se.

Fig.5.18. Captatorul plan

Pentru transferul cldurii obinute ctre consumator, se folosete un agent termic (ap, aer)care circul prin canalele realizate n i pe suprafaa de absorbie. Ca n toate procesele detransformare, transfer i transport de cldur,intervin pierderi de cldur prin radiaie, conveciei conducie. Pentru reducereaacestora, suprafaa absorbant se monteaz ntr-o carcas nchispe toate laturile i izolat termic, iar faa captatorului este nchis cu un material transparent.

ntre aportul de radiaie solar i necesarul de cldur exist diferene (ex.variaia orar aconsumului de ACM, variaia necesarului de cldur pentru nclzire), astfel c acumulatorulcompenseaz variaiile naturale ale radiaiei solare i variaiile de energie cedat de ctre


7/14

captatorul solar mediului de transport. Acumulatorul stocheaz energia termic n momentul ncare nu exist consum sau consumul este redus i o pune la dispoziia consumatorului cndradiaia solar este redus. Pentru sistemele de preparare a apei calde menajere,acumulatorulpoate fi un boiler bine izolat termic, iar la sistemele de nclzire acesta poate fi un recipientdeschis, izolat corespunztor.

Soluiile tehnice pentru prepararea ACM sunt reprezentate de instalaii cu circulaienatural sau forat (pomp de circulaie pe circuitul agentului termic).Pentru prepararea ACM latemperatura de 450C, considernd temperatura apei reci de 10 0C, temperatura apei trebuieridicat cu 350C, astfel c suprafaa absorbant a captatorului solar trebuie s ajung latemperatura de 50700C.

Sistemele de preparare a apei calde de consum rmn n funciune i n sezonul rece,asigurnd parial sarcina termic necesar. Pentru un consum de 50l/om zi este necesar osuprafa a captatorului de aprox. 1,5 m2, care poate acoperi, nperioada de var, necesarul deACM n proporie de 90100%.

Conversia i utilizarea energiei solare implic probleme complexe legate de construcia iamplasamentul captatorilor, de integrarea sistemului solar n instalaie i de automatizare a

sistemului. Utilizarea energiei solare sub form de energie termic nu poate fi separat deproblema stocrii acestei energii.Instalaia de conversie a energiei solare n energie termic are ncomponen (Fig.5.19):

- captatorul solar;- dispozitive de stocare a cldurii solare;- reea de conducte pentru transportul i distribuia cldurii solare laconsumator;- elemente de automatizare a ntregului proces de producere, s tocare,transport i distribuie acldurii solare;- aparatur i dispozitive de siguran.

Fig.5.19. Schema de principiu a unui sistem de nclzire solar

Sistemele solare implementate n instalaiile pentru cldiri au performane ridicate, rezultndeconomii considerabile ale consumurilor de combustibili.

Sistemele solare implementate n instalaiile pentru cldiri au performane ridicate, rezultndeconomii considerabile ale consumurilor de combustibili.


8/14

Analiza oportunitii folosirii instalaiilor solare de nclzire se face pe baza unor factorica: sarcina de nclzire, energia solar disponibil, costul i durata de recuperare ainvestiiilor, etc.Aceste sisteme de nclzire pot fi pasive sau active. n prima situaie, nclzireaspaiilor se face n mod natural, fr intervenia unui mijloc mecanic care s produc circulaiaunui agent termic(aer). Sistemele active presupun existena unor echipamente mecanice care s

produc circulaia agentului termic (ap sau aer).n prezent, n tehnica instalaiilor solare de nclzire i preparare ACM, se folosete omare gam de captatori solari, pentru care productorii furnizeaz datele tehnice necesare.Acetia transform radiaia solar n energie termic, pe care o cedeaz mediului de transport(agent termic) i trebuie amplasai astfel nct eficiena captrii s fie maxim. Fiind elementeexterioare ale instalaiei,trebuie s ndeplineasc i condiii de rezisten, stabilitate i estetic.

Pentru captatorul plan din figura 5.18, pe suprafaa absorbant (ex. Tabl din cupru vopsit nnegru) cade radiaia solar direct i difuz, care se transform n cldur, suprafaa de absorbienclzindu-se.

Fig.5.18.Captatorul plan

Pentru transferul cldurii obinute ctre consumator, se folosete un agent termic (ap, aer)care circul prin canalele realizate n i pe suprafaa de absorbie. Ca n toate procesele detransformare, transfer i transport de cldur,intervin pierderi de cldur prin radiaie, conveciei conducie. Pentru reducerea acestora, suprafaa absorbant se monteaz ntr-o carcas nchispe toate laturile i izolat termic, iar faa captatorului este nchis cu un material transparent.

ntre aportul de radiaie solar i necesarul de cldur exist diferene (ex.variaia orar aconsumului de ACM, variaia necesarului de cldur pentru nclzire), astfel c acumulatorul

compenseaz variaiile naturale ale radiaiei solare i variaiile de energie cedat de ctrecaptatorul solar mediului de transport. Acumulatorul stocheaz energia termic n momentul ncare nu exist consum sau consumul este redus i o pune la dispoziia consumatorului cndradiaia solar este redus. Pentru sistemele de preparare a apei calde menajere,acumulatorulpoate fi un boiler bine izolat termic, iar la sistemele de nclzire acesta poate fi un recipientdeschis, izolat corespunztor.--------------------------------------------------------------------------


9/14

Procesul de captare i conversie a radiaiei solare n cldur a fcut obiectul unor programe decercetare desfurate n diverse ri: SUA, Frana,Germania, etc. n Romnia s-au efectuatcercetri n domeniu la ICPET,ICEMENERG, INCERC Bucureti, Facultatea de Instalaii aUTCB i s-au concretizat prin obiective concrete precum casa solar de la Neptun, casa solarCS 2 Cmpina, casa solar CS 3 Bucureti, etc.

Pe plan mondial, preocuprile pentru valorificarea energiei solare sunt reprezentate deobiective ca: instalaii pentru prepararea apei calde menajere (ACM), instalaii pentrunclzire, instalaii pentru desalinizarea apei, instalaii de rcire i de uscare, sisteme de ap caldpentru industrie i agricultur, avioane solare, automobile autonome solare, centrale solarespaiale, etc.

n condiiile n care problematica energetic crete n importan, iar protecia mediului adevenit o cerin a societii, s-au intensificat i eforturile n direcia dezvoltrii tehnologiilor devalorificare a energiilor neconvenionale.

Dup un declin datorat tehnologiilor greoaie, a costurilor ridicate pentru materiale, exploatarei ntreinere, activitatea n domeniul dezvoltrii i perfecionrii tehnologiilor de captare ivalorificare a radiaiei solare cunoate un reviriment, datorit avantajelor evidente pe care le

ofer:- soarele este o surs de energie nepoluant i inepuizabil;- este o surs de energie dispers, ceea ce permite utilizarea, prin conversii n alte forme deenergie, direct la locul de consum,eliminndu-se transportul la distan;- energia solar poate fi transformat n alte forme de energie (termic,electric, mecanic,chimic) cu ajutorul captatoarelor;- captatoarele pot fi executate n variante constructive simple sau mai complexe, forma, tipul imrimea acestor dispozitive depinznd de energia nou creat.

Pentru problemele legate de utilizarea energiei solare sunt necesare dou date meteorologiceimportante: intensitatea de radiaie i durata de insolaie, pe baza crora se calculeaz intensitatearadiaiei solare efective pe diferite suprafee. Datele centralizate referitoare la durata medie de

strlucire a soarelui sunt furnizate de Institutul Naional de Meteorologie i Hidrologie.

5. Solutii integrate, destinate incalzirii si sisteme solare pasiveSuprafaa plcii absorbante trebuie s reziste la temperaturi maximale posibile n perioada deexploatare. Temperatura fluidului Tm va fi egal cu temperatura plcii. Pentru suprafaatransparent exist pericolul distrugerii de ctregrindin. Dar n baza unor experiene reale s-afcut concluzia c riscul distrugerii colectorului acoperit cu sticl clit cu grosimea de 3 mmeste neglijabil.

Izolarea termic. Rolul de izolaie termic n partea frontal a colectorului l joacsuprafaa transparent (sticla) i ptura de aer format ntre SA i ST - cuprins ntre 25 i 40mm(optim 28mm). Celelalte pri ale colectorului - spatele i pe prile laterale trebuie s fieizolate cu un strat de 5-10 cm de vat de sticl sau alt material izolator.

Etanarea colectorului. Pentru a preveni ptrunderea apei i prafului n interiorulcolectorului este necesar etanarea acestuia. n condiii de cer noros vaporii de ap se vorcondensa pe suprafaa intern a sticlei ce va conduce la micorarea transparenei i arandamentului. Dac din considerente economice este dificil de realizat un etan perfect, atunci


10/14

este indicat s se realizeze o ventilare interioar a colectorului. n acest scop, ntre SA i ST sedau cteva guri cu diametrul de 2-3 mm, fiind ferite de ploaie.

Carcasa.Are funcia de-a menine ansamblul i de-a asigura etanarea colectorului. Celmai indicat material este cornierul din aluminiu anodizat i folii din oel zincat. Carcasa nutrebuie s aib o rezisten mecanic mare.

Montarea colectoarelor.Se va efectua n serie sau n paralel. La conectarea n serie, aptrece succesiv prin colectoare nclzindu-se din ce n ce mai mult. Panourile vor lucra latemperaturi diferite ceea ce conduce la scderea randamentului panourilor pe msur ce nedeplasm spre ieirea din colector. Vom lua n consideraie c rezistena hidraulic crete. Dinacest motiv se recomand utilizarea colectoarelor solare n serie pentru sisteme cu circulaiaforat a apei.

La montarea colectoarelor solare n paralel, fiecare dintre ele va asigura doar o parte dindebit i vor avea temperaturi aproximativ egale. Rezistena hidraulic scade i sistemul poatefunciona cu circulaie natural (termosifon). n cazul sistemelor mai pot fi practicate schemehibride de conectareserie / paralel sau paralel / serie

6)Sisteme solare cu concentratori de energieConcentratoare de energie solara, o tehnologie noua pentru utilizatorii individuali bazata pe o

experineta extinsa a centralelor solare demare putere.Orientarea oglinzii parabolic si protectia la zapada/praf/grindina/gheata se face prin intermediulsistemului de automatizare,prin analiza semnalelor culese de senzorii de lumina-fotocelule.Adica,oglinda se ridica odata cu soarele pe cer,iar daca se inoreaza sau vine noaptea,seculcacu oglinda in jos pentru protective.

Daca temperature agentului termic depaseste 90 de grade-de regula vara sau cand nu se

consuma,oglinda se defocalizeaza si incalzirea agentului nu mai continua pentru evitareasuprapresiunii.Eficienta si randamentul mare este dat de:

-oglinda=material special cu garantie 10 aniin mediul exterior-probele rezista 25 de ani-parabola=concentreaza de 40 de ori mai multa lumina-faptul ca oglinda este curate-gata de functionare in orice conditii datorita sistemului deautomatizare

COMPONENTA CONCENTRATORULUI SOLAR


11/14

1).Concentratoarele solare sunt compuse din urmatoarele elemente component:-suport de fixare din aluminiu-structura de rezistenta din aluminiu si oglinda parabolica2).Oglinda Ag,reflectivitate=94%-sistem de actionare electromecanic

-senzori(optional generator electic solar)-receptor cu strat absorbant selective

Oglinzile parabolice sunt construite cu dou grade de libertate putnd urmri poziia soarelui pecer. Ele sunt montate pe un stativ i concentreaz razele solare ntr-un punct focal propriufiecrei oglinzi unde este montat un receptor de energie termic. Acest mod de construcie estefoarte compact. La instalaiile de acest tip receptorul este conectat la un motor Stirling caretransform energia termic direct n energie mecanic putnd aciona un generator electric.Aceste instalaii ating un randament nalt n transformarea energiei solare n energie electric. Captatoarele cu concentrator (sau cu focalizarea radiaiilor) utilizeaz sisteme optice bazate pereflexie sau refracie pentru a mri densitatea fluxului de radiaie care cade pe suprafaa de

captare a receptorului. n consecint, un captator cu focalizare poate fi considerat ca un cazspecial de captator plan, modificat prin interpunerea ntre receptor i Soare a unui concentratorde radiaii.

Configuraia (structura) colectoarelor. Exist mai multe tipuri de concentratoare care facposibil creterea fluxului de radiaie asuprareceptorului. Ele pot fi cilindrice cu concentrare peo line sau circulare cu concentrare pe un punct. Receptorul reprezint o suprafa care poate ficoncav, plat, sau convex.

Configuraii (a) i (b)sunt realizate din matrici de tuburi de evacuare, cu suprafee absorbantecilindrice distanate una fa de cealalt prevzute cu reflectoare pentru a concentra radiaia

direct asupra zonei dintre tuburi i absorbant. Primul folosete un difuzor plat iar al doilea unreflector specular n vrf. Configuraia (c) dispune de un receptor plan cu reflectoare planepe margini pentru a reflecta radiaia suplimentar pe suprafaa receptorului. Raportul deconcentrare pentru acest tip este sczut, cu o valoare maxim mai mic de 4. Aceste colectoarepot fi asociate cu o plac plan avnd un sistem auxiliar ce completeaz nivelul de radiaii. nfigura (d) este prezentat o seciune printr-un reflector parabolic, care poate fi o suprafacilindric (cu un receptor tubular) sau o suprafa de rotaie (cu un receptor sferic sausemisferic). Colectoarele cilindrice de acest tip sunt n prezent cele mai utilizate.


12/14

Reflectoarele parabolice continue pot fi nlocuite de reflectoare Fresnel, de o serie dereflectoare plane sau de o matrice mobil asemenea celei din figura (e). Feele reflectoarelor potfi de asemenea montate individual i ajustate pe poziie ca n figura (f).. n figura (c)-(f) suntprezentate o serie de reflectoare cu o singur fa plat. De asemenea, se pot utiliza diverse formede receptoare (captatoare), rotunde, semisferice, convexe sau concave.

De obicei puterea termic captat este proporional cu urmtorii factori: densitatea deputere a radiaiei solare cea direct plus o fraciune din cea difuz, depinznd de raportul deconcentrare; geometria captatorului include: orientarea acestuia, respectiv urmrirea Soarelui;proiecia ariei vzute de Soare ntr-un plan perpendicular pe razele Soarelui; eventuale umbriri iecranri ale radiaiei solare; eficiena optic legat de fraciunea din radiaia solar interceptatde captator care ajunge la suprafeele absorbante ale receptorului; eficiena absorbiei i atransformrii din energie radiant - optic n energie termic de ctre suprafeele absorbante alereceptorului.

Captatorul cu concentrare (focalizare) nu este dect un caz particular al captatorului plan,cruia prin introducerea concentratorului de radiaii i s-a micorat suprafaa de recepie i odatcu aceasta i s-au redus pierderile de cldur, obinnd n final temperaturi mai ridicate ale

fluidului de lucru. Captatorul cu concentrator piramidal face parte din categoria captatoarelor cuconcentratorul fix. Poate fi considerat cel mai simplu captator cu concentrare, fiind alctuit dinmai multe suprafee plane reflectante, astfel dispuse n raport cu captatorul, nct s se obin uncoeficient de concentrare C ct mai ridicat. Tipul de concentrator piramidal poate colecta pelng radiaiile directe i o bun parte din radiaiile difuze, mrind astfel durata de utilizare a luin timpul unei zile

Instalaii solare de tip Fresnel. n locul unei oglinzi parabolice se utilizeaz mai multefii de oglinzi plane situate toate la nivelul solului i care se pot roti n jurul axei longitudinalepentru a putea fi orientate cte una astfel ca s reflecte radiaia solar n direcia tubuluiabsorbant, n spatele cruia se afl o alt oglind liniar cu rol de concentrare a fascicolelorprimite de la oglinzi ntr-o linie ct mai subire. Acest concept este n faza de testare.

7)Solutii constructive de tuburi vidate captoare

Tuburile vidate sunt cele mai eficiente dispositive de captare a energiei solare.aceste tuburifolosec tehnologia heat-pipe care transforma radiatia solara in energie termica functionand petoata perioada anului,indiferent de temperatura exterioara.Agentul termic de incalzire colecteazaenergia termica produsa de tuburile vidate prin intermediul colectorului si o transferaschimbatorului de caldura din interiorul boilerului.

Aceste sisteme se pot configure in functie de necessitate:

-panouri solare cu tuburi vidate 10 pana la 30 de tuburi(putand fi conectate si mai multe panouri)-boilere pentru panouri solare(monovalente,bivalente,boiler in boiler)-pompa de sistem solar de diferite capacitati-controller pentru sistemul solar cu senzori de temperature cu afisaj digitalSolutia propusa .Sistem solar cu tuburi vidate pentru apa calda menajeraSistemul este configurat pentru un necesar de apa calda menajera pentru o familie de 3,4membrii.

Acest sistem contine:


13/14

-1 panou cu 22 de tuburi vidate cu heat pipe-4 suporturi de inox pentru montajul panoului pe acoperis plan/inclinat-1 sistem de automatizare cu 2 senzori de temperatura-un vas de expansiune de 18 litri+support de montaj-1 lichid de incalzire

-1 boiler monovalent de 200 de litrii-cu rezistenta electrica

Tipurile de colectoare de evacuare de tip Dewar sunt cele n care vidul este meninut de doutuburi de sticl concentrice; Suprafaa cilindric de absorbie se afl pe partea exterioar sauinterioar a celor dou tuburi sau pe un cilindru subire aflat n interiorul tubului. Dou structuriimportante ale acestor tuburi sunt prezentate n figurile 3-20 (a) i (b) se prezint schematic doutipuri de suprafee cilindrice.

Tipul (a) este un colector cu suprafa de absorbie de tip selectiv ce se afl pe partea exterioar atubului de sticl. Un al treilea tub de colectare este utilizat pentru a transporta lichidul dininstalaie ctre consumator. Fluidul de lucru umple spaiul interior al tubului colector. Acesta serealizeaz astfel nct s se reduc transferul de cldur care apare de la interiorul tubului ctreexterior.

Figura 3-20 (b) prezint structura subire a tubului absorbant introdus n colectorul de tip Dewar.Cilindrul cel mic este introdus n interior, unde se potrivete perfect. Suprafaa absorbant estefoarte fina i n aceste condiii cantitatea de fluid din tubul Dewar este mai mic iar eventualaspargere a unui tub nu conduce la pierderea lichidului disponibil.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Fiecare tub vidat este alctuit din doua tuburi de sticla. Tubul exterior este din sticl

transparent borosilicat ce poate rezista la grindin de 30 mm n diametru. Tubul interior este deasemenea din sticla borosilicat dar cu o acoperire Al-N/Al ce absoarbe foarte bine cldurasolar si are coeficient de reflexie foarte mic. Aerul dintre cele doua tuburi este evacuat, nt retuburi fiind vid. Vidul reduce considerabil pierderile datorate conductiei si convectiei termice.


14/14

Pentru a obtine vid ntre cele doua tuburi se introduce un inel de bariu, la fel ca la tubulcinescopic al unui televizor. n timpul procesului de fabricatie, inelul de bariu este supus unortemperaturi nalte si astfel se porneste o reactie in care se vor absorbi CO, CO2, N2, O2, H2O siH2. Partea de jos a tubului se va acoperi cu un strat argintiu lucios de bariu, acest lucru fiind unbun indicator de prezent a vidului in tub.

Spre deosebire de panourile solare plane, panourile solare cu tuburi vidate obtin rezultatebune chiar si pe timp nnorat. Acest lucru este posibil deoarece tuburile vidate pot sa absoarbenergia razelor infrarosii ce trec prin nori. Vntul si temperaturile joase nu afecteaz n aceeasimsura randamentul ca in cazul panourilor solare plane datorita izolatiei create de vid.

Tuburile vidate sunt cilindrice si pot urmri directia soarelui in mod pasiv pe ntreagadurat a zilei. Razele soarelui cad perpendicular pe panou aproape toata durata zilei. Panourilesolare plane nu pot urmri directia soarelui iar randamentul lor maxim este doar atunci cndsoarele cade perpendicular pe acestea. In restul zilei soarele va cdea pe panourile solare planesub un unghi, astfel radiatia absorbit de acestea este mult mai mic dect in cazul panourilorsolare cu tuburi vidate

Radiatia solara ce cade pe tuburile vidate este relativ constant pe timpul zilei fapt ce

duce la maximizarea cantittii de energie absorbita. Deoarece soarele cade perpendicular aproapetot timpul se reduc pierderile datorate reflexiei.

ssp subiecte pe larg

Documents