|
Efficienza Le prestazioni dei collettori solari sono spesso rappresentate da grafici, quasi sempre messi in mostra dai diversi produttori per esaltare le caratteristiche certificate dei propri prodotti, ma nella maggior parte dei casi nessuno fornisce spiegazioni su come interpretarli.Di seguito spieghiamo come interpretare i grafici di efficienza dei nostri collettori, lasciando a voi la possibilità di verificare, calcolare, confrontare i prodotti disponibili sul mercato. Efficienza di base Un tipico grafico di efficienza è corredato con tre variabili:
Va inoltre tenuto in considerazione il fatto che le misurazioni possono essere effettuate in relazione a tre superfici:
Non è importante quale delle tre superfici utilizzare, basta utilizzare il riferimento giusto, ovvero quello utilizzato per tutti gli altri dati. Per esempio, non si deve utilizzare come riferimento la superficie lorda, se i dati della curva di efficienza sono riferiti alla superficie di assorbimento. Avendo a disposizione tutti i dati, si può stabilire la reale efficienza del collettore attraverso la seguente equazione:
( Tm = temperatura media del pannello, Ta = temperatura ambiente, irraggiamento (G) in Watts/m ) Di seguito il grafico di efficienza di un collettore SunHeat.
Notare come la curva di efficienza è quasi costante. Un fattore che non è preso in considerazione in un normale grafico di efficienza, è la variazione dell'efficienza in base all'incidenza angolare (che varia in funzione delle diverse ore del giorno). Il fattore in questione si chiama IAM (Incident Angle Modifier), e rappresenta il reale comportamento del collettore, al variare dell'incidenza dei raggi solari che riceve. IAM (Incident Angle Modifier) - Variazioni all'efficienza di base Lo IAM è un semplice valore numerico, che fa riferimento alla quantità reale di radiazione solare che colpisce l'assorbitore di un collettore solare.Un valore di 1 è raggiunto quando il collettore è perpendicolare ai raggi del sole, e riceve quindi la massima radiazione disponibile. Ad esempio, un normale collettore piano installato ad un angolo fisso (generalmente uguale alla latitudine della località di installazione) avrà dei valori di IAM bassi (IAM < di 1) nelle ore mattutine e pomeridiane, quando il sole non è perpendicolare alla superficie di assorbimento. Nel confronto tra pannelli piani, tubi sottovuoto, tubi sottovuoto con assorbitore piatto, tubi sottovuoto con riflettore a specchio, i valori di IAM trasversale ricoprono un ruolo di fondamentale importanza in quanto costituiscono una forte differenza tra queste tecnologie. Esistono due IAM: trasversale e longitudinale. Il primo (IAM trasversale) è il più interessante, in quanto riflette l'efficienza del collettore alle diverse ore del giorno. Il secondo (IAM longitudinale) riflette le l'efficienza del collettore nelle diverse stagioni, al variare dell'altezza del sole nell'orizzonte. Nei collettori piani, o a tubi con lastra piana, o a tubi con riflettore, lo IAM trasversale è quasi uguale, riflettendo l'andamento della radiazione solare durante il giorno. I collettori a tubi sottovuoto SunHeat hanno valori di IAM molto differenti, come illustrato di seguito: Confronto tra IAM trasversale di un collettore piano e IAM trasversale di un collettore SunHeat
Tabella riepilogativa IAM di un collettore SunHeat
Come si può vedere dal grafico sopra, i collettori SunHeat hanno una curva molto differente rispetto ai collettori piani. Questo è dovuto alla forma cilindrica dell'area di assorbimento, che effettua un "inseguimento passivo" dei raggi del sole, attraverso tutte le ore del giorno. Tra 40° e 50° di inclinazione laterale, non c'è perdita di luce tra i tubi e non c'è sovrapposizione, pertanto il grafico mostra un notevole picco nell'efficienza relativa. Questa particolarità permette di sfruttare al meglio la radiazione solare della fascia oraria dalle 10:00 alle 14:00, quando i livelli di irraggiamento sono al massimo della giornata. Lo IAM del collettore piano invece scende da 1 verso 0 al crescere dell'angolo di incidenza, e la sua efficienza nella conversione dell'energia solare raggiunge il massimo solo a mezzogiorno. Tracking passivo Data la forma cilindrica dei tubi, l'assorbitore segue passivamente il percorso apparente del sole, a partire da 40° nel mattino fino a 40° nel pomeriggio (circa dalle 9:20am alle 14:40pm).I valori di IAM registrati nei test confermano questo, mostrando come i collettori mantengono un valore IAM trasversale (rapportato al coseno) prossimo ad 1 fino a ±40°, angolazione oltre la quale i tubi iniziano invece ad entrare in sovrapposizione facendosi ombra a vicenda, diminuendo la superficie relativa. Nota: l'assorbitore stesso è cilindrico, i tubi sottovuoto con lastra piana invece hanno le stesse caratteristiche di un pannello solare piano, fatta eccezione per il migliore isolamento. I collettori tradizionali piani invece mostrano una curva standard, con un unico picco a mezzogiorno. Confronto IAM trasversale (rapportato al coseno) tra un collettore SunHeat e un collettore piano
Per capire come i tubi seguano passivamente il percorso apparente del sole basta osservare l'immagine seguente. Osservando i tubi dal di sopra (0°), la superficie di ogni elemento è chiaramente visibile, e di conseguenza esposta alla massima quantità di radiazione solare. A questa angolazione parte della radiazione è comunque persa negli spazi tra i tubi, e quindi dal momento in cui questo punto viene usato come valore di riferimento per porre lo IAM ad 1, quando gli spazi vuoti tra i tubi si chiudono (variando l'angolazione) i valori di IAM aumentano (il collettore assorbe una percentuale di radiazione solare maggiore). Quando il sole raggiunge una angolazione di 40° che corrisponde approssimativamente a 2:40 ore prima di mezzogiorno, il collettore non presenta nessuno spazio vuoto tra i tubi, e non c'è nessuna sovrapposizione che causi ombreggiamento tra gli stessi. È a questo punto che il valore di IAM raggiunge il suo picco massimo. I tubi sono esposti completamente alla luce di fronte a loro, e sono (data la forma cilindrica) perpendicolari rispetto al sole. Per questo motivo, lo IAM rapportato al coseno è ancora corrispondente a 1. All'aumentare dell'angolazione i tubi iniziano a sovrapporsi ombreggiandosi a vicenda. Sono ancora rivolti verso il sole, ma la superficie esposta direttamente ai raggi è ridotta. Solo una piccola parte della luce solare è disponibile oltre i margini dei 40° (mattina presto e pomeriggio inoltrato), e di conseguenza la diminuzione della superficie direttamente esposta ha un'influenza minima sulla produzione globale giornaliera del collettore. Valutazione reale dell'efficienza Quando si confrontano diversi collettori è consigliabile non utilizzare valori di picco, ma valori reali operativi che riflettano il vero andamento della produzione dei collettori durante tutto l'anno.Normalmente il 90% della radiazione solare ricade tra le 09:00am e le 16:00pm Consideriamo ora il seguente esempio:
Collettore SunHeat serie SCF:
Collettore piano di buona qualità:
Il calcolo per entrambi i collettori viene effettuato secondo la seguente equazione:
Collettore SunHeat SCF = 1.17 * 0.623 - (1.52 * 0.05) - (0.0146 * 700 * 0.05²) = 62.7% Collettore piano = 0.82 * 0.8 - (2.99 *0.05) - (0.023 * 700 * 0.05²) = 46.6% |
|
© 2007 - 2009 SunHeat - P.I. 03077660920 - sunheat.it@gmail.com - tel. 06 - 833 98 977 - cell. 334 - 15 31 617
La riproduzione totale o parziale dei contenuti di www.sunheat.it è espressamente vietata senza il consenso scritto di SunHeat. |
|