PROGETTAZIONE
UN PANNELLO SOLARE TERMICO A ESPANSIONE DIRETTA IN SCATOLATO CHIUSO FORNISCE OTTIME PRESTAZIONI INDIPENDENTEMENTE DALLA TEMPERATURA ESTERNA
Il compressore , che è un apparato ermetico HBP ( High Back Pressure ) VCC ( dispositivo a velocità variabile ) da 6 cm3 , è adatto a lavorare in un intervallo di temperatura più elevato rispetto ai parametri di lavoro di progetto . Il condensatore è uno scambiatore di calore a tubi coassiali , con acqua che circola nel circuito della sezione esterna , funzionante con un percorso di flusso aggiuntivo attraverso uno specifico serbatoio dell ’ acqua del sottoraffreddatore . Tutta la struttura è ben coibentata con polipropilene espanso . Per far corrispondere facilmente la richiesta dell ’ utente alle condizioni di lavoro del sistema solare , è stato utilizzato un piccolo serbatoio dell ’ acqua da 20 litri come sezione del sottoraffreddatore , prima che il refrigerante raggiunga la valvola di espansione . In questo modo l ’ EEV viene alimentata con una portata di liquido ben stabilita , garantendo una buona ripetitività dell ’ o- perazione di controllo . La valvola installata nel prototipo è una valvola di espansione elettronica a modulazione di impulsi . Questo tipo di valvola è facilmente adattabile a diversi range di funzionamento di temperatura e pressione , a seconda delle velocità di trasferimento del calore necessarie e dell ’ intervallo di temperatura tra l ’ evaporatore e l ’ unità motocondensante . La valvola ha un ciclo di lavoro di 6 s . Il circuito dell ’ acqua esterno è realizzato con tubi in gomma isolati da 1 / 2 ”. La temperatura in ingresso dell ’ acqua nel DX-SAHP è fissata dal bagno termostatico . Un sistema di illuminazione artificiale controllato tramite computer produce una radiazione variabile nel tempo sul pannello del prototipo , con una temperatura di colore di circa 2300 K e un irraggiamento medio massimo sulla superficie del pannello di 800 W / m2 . Anche se lo spettro della radiazione è spostato verso la regione dell ’ infrarosso rispetto alla radiazione solare , il sistema è adatto agli scopi di studio , consentendo una grande flessibilità nella procedura di sperimentazione , indipendentemente dalle condizioni meteorologiche o di luminosità del sole . Un controller dell ’ angolo di fase modula la potenza fornita a 6 luci alogene da 400 W , consentendo al sistema di riprodurre qualsiasi legge di radiazione dipendente dal tempo . Le lampade sono state installate in due file a 20 cm dalla superficie del pannello . Una vista dell ’ assetto sperimentale e un layout della configurazione dell ’ impianto sono riprodotti in figura 1 . […] Come noto , considerando un impianto standard a pompa di calore , le prestazioni del dispositivo sono quantificate dal COP ; maggiore è il valore di COP , minore è l ’ energia elettrica utilizzata a parità di richiesta termica dell ’ utenza . Al contrario , quando si parla di DX-SAHP , è necessario tenere conto del COP e dell ’ efficienza del collettore solare ( entrambi dipendenti dalla temperatura del pannello ). Un comportamento ottimale può essere raggiunto solo attraverso l ’ equilibrio tra due esigenze contrastanti : da un lato una bassa temperatura dei pannelli , prossima a quella dell ’ ambiente , per ridurre le dispersioni termiche e quindi utilizzare una maggiore frazione della radiazione solare disponibile ; dall ’ altra un ’ elevata temperatura del pannello , prossima a quella del condensatore , per ottenere valori di COP elevati , riducendo così la necessità di energia elettrica . […] Il fulcro di questa ricerca è la realizzazione di un ’ affidabile Pompa di Calore Solare Assistita Integrata ( DX-SAHP ) in grado di funzionare con i massimi indici di prestazione energetica al fine di consentire la copertura dei carichi utenza anche in condizioni operative critiche , come il periodo notturno o invernale , preservando tutti i vincoli operativi e tecnici ( es . brina del pannello , sovrapressione per alta temperatura nel compressore ).
CONCLUSIONI Questa soluzione , che momentaneamente definiamo “ Ibrido con Solare Termico ad Espansione Diretta ”, non ha nulla a che vedere con il classico “ solare termodinamico ” spagnolo . La soluzione , che attualmente non è presente sul mercato e che lo scrivente da diversi anni sta studiando in quanto permetterebbe di sfruttare il solare termico , sempre a parità di condizioni e con superfici di captazione minimali , è una valida alternativa energetica alle pompe di calore classiche aria / acqua . L ’ impiego di un pannello solare termico ad espansione diretta in scatolato chiuso consente di ottenere delle ottime prestazioni indipendentemente dalla temperatura dell ’ aria esterna e , soprattutto , esente da formazione di brina . Si osserveranno prestazioni vicine a quelle massime con tutte le condizioni di temperatura esterna fino a quando il collettore / i solare è irradiato con una potenza pari almeno a 200 W / m2 . Tutto questo sviluppo lo vedremo nella “ terza parte ” del presente articolo , per il momento mi limito ad inserire qualche immagine relativa al prototipo DX-SAHP realizzato dallo scrivente a Castel di Sangro ( Aquila ) nel 2020 .
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