Confronto tra collettori solari piani a superficie selettiva e a tubi sottovuoto

Di seguito si riportano i grafici di efficienza di un collettore solare piano con piastra multicanale a superficie selettiva (al cromo nero) ed un collettore solare a tubi sottovuoto di buona qualità. Tali grafici sono il risultato di test eseguiti da un ente indipendente svizzero (SPF - Rapperswill).

Fig. 1: collettore piano a superficie selettiva - Fig.2: collettore piano a tubi sottovuoto

Sull'asse orizzontale vengono riportati dei valori legati alla temperatura del collettore, alla temperatura esterna ed all’intensità della radiazione solare.
In particolare si ha: Valore asse = ΔT / G

ΔT: differenza fra la temperatura del collettore e la temperatura ambiente
G: radiazione solare incidente sul collettore (in W/m²)

In particolare i valori indicati sull'asse orizzontale possono indicativamente essere trasformati mediante la seguente tabella:

Nei grafici di fig. 1 e 2 si nota che per ciascun produttore si riportano due curve. La curva più alta è l’efficienza calcolata sulle superfici utili dei collettori, mentre la curva più bassa rappresenta l’efficienza calcolata sulle superfici esterne. In entrambi i casi l’irraggiamento è pari a 800 W/m².

Allo scopo di facilitarne l’interpretazione, di seguito vengono riportati due grafici (Grafico 1 e Grafico 2) costruiti mediante sovrapposizione dei due grafici sopra riportati (Fig.1 e Fig.2).

Grafico 1 - Grafico 2

Grafico 1: confronto fra le superfici utili dei collettori (1,84 m² per il collettore piano selettivo e 2,02 m² per il collettore sottovuoto).
Grafico 2: Confronto fra le superfici esterne dei collettori (1,969 m² per il collettore piano selettivo e 2,78 m² per il collettore sottovuoto).

Dalla sovrapposizione è facile verificare come per bassi ΔT è superiore l’efficienza del collettore piano selettivo, mentre per ΔT superiori ai 60°C circa l’efficienza maggiore è quella dei collettori solari con tubi sottovuoto.
Ciò significa che i collettori sottovuoto sono più efficienti dei collettori selettivi (nei casi presi a riferimento) dove sono presenti temperature di collettore molto alte e con basse temperature ambiente. Tale condizione si verifica solo in particolari condizioni (per esempio periodo estivo nelle ore centrali della giornata).

Il collettore con tubi a vuoto ha quindi un’efficienza superiore quando si è in presenza di ottima insolazione (quando cioè c’è grande disponibilità di energia solare) a bassa temperatura, mentre nelle condizioni con bassa energia solare, a bassa temperatura, la resa dei collettori piani selettivi è superiore.
Ciò sta ad indicare che la caratteristica di selettività dei collettori piani annulla il gap dovuto alla proprietà di minori dispersioni termiche dei tubi sottovuoto.

In conclusione si può dedurre che i collettori piani selettivi sono in particolar modo indicati per applicazioni in campo domestico ovvero produzione acqua calda sanitaria, integrazione al riscaldamento a bassa temperatura e mantenimento in temperatura di acqua di piscine.

Fonte: www.accomandita.com