Componenti Essenziali dei Collettori Solari Termici: Struttura e Funzionamento

L'Assorbitore

L'assorbitore è il componente dove l'energia solare viene convertita in calore. Questo calore viene trasferito per conduzione ai dotti e ai tubi per il passaggio del fluido di lavoro, e per convezione alle piastre.

L'assorbitore è composto da sottili fogli (0,3 - 0,5 mm), generalmente in alluminio o rame, che assorbono la radiazione solare e la trasmettono ai tubi. Questi tubi hanno un diametro inferiore a 1 cm, anche se, a seconda della distribuzione, è possibile utilizzarne altri con circa 2 cm di diametro. Il materiale di costruzione è solitamente in acciaio inossidabile o rame.

I tubi devono essere distribuiti in modo uniforme su tutta la superficie, mantenendo una distanza tra loro non eccessiva (80 - 120 mm). Devono essere progettati per minimizzare le perdite di carico, al fine di evitare un aumento dei costi nel sistema di pompaggio.

La superficie esposta al sole presenta un rivestimento per migliorare le condizioni di assorbimento dell'energia. I trattamenti più comuni sono la verniciatura nera (con vernici speciali) o il trattamento superficiale selettivo. Quest'ultimo offre un assorbimento lievemente inferiore rispetto alla vernice nera, ma riduce significativamente il tasso di emissione. Attualmente, esistono collettori con entrambi i tipi di trattamento.

La Copertura Trasparente

Le sue funzioni principali sono:

• Proteggere l'assorbitore e l'isolamento dalle condizioni esterne.
• Contribuire all'isolamento termico.
• Permettere alla radiazione incidente (a lunghezza d'onda corta) di passare, impedendo al contempo l'uscita della radiazione emessa dall'assorbitore (a lunghezza d'onda lunga).

La copertura deve essere trasparente alle lunghezze d'onda corte e opaca alle lunghezze d'onda lunghe, in modo che la radiazione emessa dall'assorbitore rimbalzi all'interno del collettore, producendo un effetto serra.

Isolamento Termico e Guarnizioni

L'obiettivo è ridurre le perdite per conduzione. L'isolamento termico è collocato sul fondo e sui lati. Il materiale deve avere una buona resistenza alle alte temperature e una bassa conduttività termica. I materiali più utilizzati sono la fibra di vetro, la lana di vetro, la lana di roccia, ecc.

Le guarnizioni sono posizionate nei giunti del telaio, tra il coperchio trasparente e i tubi. Sono sottoposte a temperature elevate (fino a 180 °C) e a significative sollecitazioni meccaniche. Il materiale più utilizzato è l'EPDM.

Il Telaio

Il telaio è la cassa del collettore, che offre protezione da danni meccanici e umidità. Di solito è realizzato in alluminio, lega di fibra di vetro o in lamiera di acciaio inossidabile.