Colectores planos, desenvolvidos por Hottel e Whillier na década de 1950, são o tipo mais comum. Eles consistem em (1) um absorvedor de placa plana escuro da energia solar, (2) uma tampa transparente que permite que a energia solar para passar através, mas reduz as perdas de calor, (3) um fluido de transporte de calor-(ar, anticongelante ou água) para remover o calor do absorvedor, e (4) um suporte de isolamento de calor. O absorvente é constituído por uma folha absorvente fina (de polímeros termicamente estáveis, alumínio, aço ou de cobre, para o qual um revestimento preto mate ou selectiva é aplicado) muitas vezes apoiado por uma grade ou bobina de tubo de fluido colocados em um invólucro isolado com um vidro ou policarbonato cobrir. Nos painéis de calor de água, o fluido é geralmente circular através da tubagem de transferência de calor do absorvedor para um tanque de água isolado. Isto pode ser obtida directamente ou através de um permutador de calor. A maioria dos fabricantes de ar de calor e alguns fabricantes de calor da água têm um absorvedor completamente inundada consistindo de duas folhas de metal, que o fluido passa entre os dois. Como a área de permuta de calor é maior que podem ser marginalmente mais eficiente do que absorvedores tradicionais. [1]
A luz solar passa através do vidro e atinge a placa absorvente, que aquece, mudando a energia solar em energia térmica. O calor é transferido para líquido que passa através de tubos ligados à placa de absorvedor. Placas de absorção são geralmente pintadas com revestimentos "seletiva", que absorvem e retêm o calor melhor do que tinta preta comum. Placas de absorção são geralmente feitos de cobre-metal tipicamente ou de alumínio-porque o metal é um bom condutor do calor. O cobre é mais caro, mas é melhor condutor e menos propensa à corrosão que o alumínio. Em locais com energia solar média disponível, colectores planos são dimensionados aproximadamente um meio para um pé-quadrado por galão de uso de um dia de água quente.
Há um certo número de configurações da tubulação de absorção:
harpa - design tradicional com o fundo do tubo risers e tubos de coleta de cima, usado em termossifão de baixa pressão e sistemas de bombeamento
serpentina - S contínua aquela que maximiza a temperatura, mas não o rendimento total de energia em sistemas de fluxo variável, utilizado em compactas solares domésticos de água quente apenas (sem papel aquecimento)
absorvedor completamente inundada consistindo de duas folhas de metal estampado para produzir uma zona de circulação.
contorno colectores camada absorvente constituídos por várias camadas de folhas transparentes e opaco que permitem a absorção de uma camada limite. Porque a energia solar é absorvida na camada limite, a conversão de calor pode ser mais eficiente do que para colectores onde o calor absorvido é conduzida através de um material antes que o calor é acumulado em um líquido circulante. [Citação necessário]
Como uma alternativa para colectores de metal, os novos polímeros colectores planos estão agora a ser produzido na Europa. Estes podem ser inteiramente de polímero, ou eles podem incluir placas de metal em frente dos canais de congelamento-tolerantes de água feitas de borracha de silicone. Polímeros, sendo flexível e, portanto, congelar tolerante, são capazes de conter água pura em vez de anticongelante, de modo que eles podem ser sondado directamente para os tanques de água existentes em vez da necessidade de utilizar permutadores de calor que eficiência mais baixa. Por distribuição com um permutador de calor em estes painéis de chapa plana, as temperaturas não precisa ser tão elevada para o sistema de circulação para ser ligado, de modo tais painéis circulação directa, quer de polímero ou de outra forma, pode ser mais eficiente, particularmente em baixos níveis de luz.
Alguns primeiros colectores de polímero selectivamente revestidos sofria de superaquecimento quando isolado, como temperaturas de estagnação pode exceder o ponto de fusão do polímero. [2] [3] Por exemplo, o ponto de fusão do polipropileno é de 160 ° C (320 ° F), enquanto que o temperatura de estagnação de colectores térmicos isolados pode exceder 180 ° C (356 ° F) se estratégias de controle não são utilizados. Por esta razão de polipropileno não é frequentemente usado em vidrados selectivamente revestidos colectores solares. Cada vez mais polímeros, tais como silicones de alta temperadas (que fundem a mais de 250 ° C (482 ° F)) estão sendo utilizados. Alguns não polipropileno de polímero com base de vidro colectores solares são fosco revestido preto, em vez de selectivamente revestido para reduzir a temperatura de estagnação a 150 ° C (302 ° F) ou menos.
Em áreas onde a congelação é uma possibilidade, congelamento tolerância-(a capacidade para congelar repetidamente sem rachar) pode ser entregue através da utilização de polímeros flexíveis. Tubos de borracha de silicone têm sido utilizados para este propósito no Reino Unido desde 1999. Colectores de metal convencionais são vulneráveis a danos causados por congelação, por isso, se eles são cheios de água que deve ser cuidadosamente sondado para que eles drenar completamente para baixo utilizando a gravidade antes da congelação é esperado, de modo que eles não rachar. Coletores de metal Muitos são instalados como parte de um sistema trocador de calor fechado. Em vez de ter o fluxo de água potável directamente através dos colectores, uma mistura de água e anticongelante tal como propileno glicol (que é usado na indústria alimentar) é usado como um fluido de permuta de calor para proteger contra danos causados por congelamento para baixo para uma temperatura de risco localmente determinada que depende da proporção de propileno glicol na mistura. A utilização de glicol reduz o calor da água a capacidade de suporte marginalmente, enquanto a adição de um permutador de calor adicional pode reduzir o desempenho do sistema em baixos níveis de luz.
A piscina ou coletor unglazed é uma simples forma de placa plana coletor sem uma tampa transparente. Tipicamente polipropileno ou borracha EPDM ou borracha de silicone é usado como um absorvedor. Utilizado para aquecimento da piscina que pode funcionar muito bem quando a temperatura de saída desejada está próximo da temperatura ambiente (isto é, quando esta está fora quente). À medida que a temperatura ambiente fica mais frio, estes coletores se tornam menos eficazes.
Coletores mais planas têm uma expectativa de vida de mais de 25 anos.
Aplicações: O principal uso desta tecnologia é em edifícios residenciais, onde a demanda de água quente tem um grande impacto sobre as contas de energia. Isso geralmente significa uma situação com uma família grande, ou uma situação em que a demanda de água quente é excessiva devido à lavagem da roupa freqüente. As aplicações comerciais incluem lavanderias, lava-rápidos, lavanderia militares e estabelecimentos alimentares. A tecnologia pode também ser utilizada para aquecimento de espaço, se o edifício está localizado fora da rede ou se a alimentação de utilidade é sujeito a interrupções frequentes. Sistemas de aquecimento solar de água são mais susceptíveis de ser rentável para instalações com sistemas de aquecimento de água, que são caros para operar, ou com operações tais como lavanderias ou cozinhas que exigem grandes quantidades de água quente.
unglazed colectores de líquido são comumente usados para aquecer a água para piscinas. Porque estes colectores não precisa de resistir a temperaturas elevadas, podem utilizar materiais menos dispendiosos, tais como plástico ou borracha. Eles também não exigem prova de congelamento porque piscinas geralmente são usados apenas em climas quentes ou pode ser drenado facilmente durante o tempo frio.
Enquanto os coletores solares são mais custo-efetiva em áreas ensolaradas, temperados, podem ser rentável em qualquer lugar do país assim que deve ser considerado.
