Fai da te & OffGrid

Pastrocchiando con il calcolatore http://www.builditsolar.com/References/ ... icCalc.htm e facendo diverse ipotesi di spessore/larghezza delle alette, l'efficenza cambia drasticamente. Se ne desume che un collettore in ferro di buon spessore avrà la stessa efficenza di uno in rame con alette poco spesse. Fin qui, nulla di illogico. Ma mi chiedo quali siano i limiti fisici. D'estate su un metroquadro al sole c'è molta energia, ci vuole una massa di materiale che la immagazzini e la trasferisca più velocemente possibile al fluido termovettore. Ma d'inverno ?? Se va bene, di energia cen'è la metà. Mi vien da pensare che allora ci voglia una massa minore e la massima velocità di trasferimento del calore, quindi materiali come alluminio e rame. Forse mi puo essere di aiuto chi ha dimestichezza di dissipatori di calore per transistor di potenza, è lo stesso problema visto allo specchio.

mastrovetraio ha scritto:......Forse mi puo essere di aiuto chi ha dimestichezza di dissipatori di calore per transistor di potenza......

Difatti...... È comunque un discorso di "conduzione" del calore. E tra i materiali comuni i migliori conduttori restano il rame e poi l'alluminio.
Se ben ricordi i vecchi radiatori delle auto erano in leghe di rame. Ora invece si fanno in alluminio e plastica, ma esclusivamente per economia di soldi (e anche per il peso), non per la conduzione. Chiaramente i motori moderni hanno maggiori rendimenti e minor percentuale di dissipazione in calore, ma il rame resterebbe comunque il miglior materiale.
Nel campo dei PC, nel caso di overclock della CPU molto spesso si usano dissipatori in rame, e anche quelli "di serie" spessissimo sono in alluminio estruso alettato, ma con inserto in rame dove tocca sulla CPU, per migliore il trasferimento del calore all'alluminio circostante.

Tornando ai pannelli termosolari, se fosse possibile (economicamente) farseli in rame di buon spessore sarebbe una meraviglia, ma immaginati il costo, e anche il peso......

Almeno per quel che riguarda i dissipatori per transistors di potenza, quello che fa gioco nell'asporto del calore è lo spessore e la superfice di contatto. Maggiore è la superfice di contatto e minore la "resistenza termica" tra corpo caldo e radiatore, maggiore è lo spessore e maggiore è la velocità di asporto del calore. Naturalmente questo vale anche per la superfice del radiatore rispetto all'aria circostante, maggiore è la superfice (alettature più o meno pronunciate) e minore la resistenza termica dissipatore-aria. Nel caso che il radiatore diventi troppo ingombrante si ricorre alle ventole, termostatate o meno, che aumentano la velocità di scorrimento dell'aria e perciò la quantità di calorie al minuto asportate.
Nel caso del pannello la "superfice di contatto" è la superfice esposta alla luce, lo spessore serve per velocizzare il trasporto di calore verso il fluido (acqua?) da riscaldare. La "ventola" altro non è che la pompa di circolazione del fluido.
Lo spessore e la superfice conviene che siano sempre i maggiori possibili, semmai per mantenere la temperatura conviene variare la velocità del fluido. D'altra parte succede anche con la pentola sul gas: fiamma più bassa minor temperatura o maggior tempo di riscaldamento, fiamma più alta temperatura maggiore e minor tempo di riscaldamento.
Nei sistemi a circolazione naturale avviene una sorta di "autoregolazione" in quanto dato che la velocità del fluido riscaldato è data dalla differenza di temperatura tra entrata e uscita, più forte è la luce e più il fluido si riscalda velocemente e più aumenta la sua velocità. Viceversa con meno luce si riscalda meno velocemente e la sua velocità è più bassa.

Oggigiorno tutti gli impianti di riscaldamento sono fatti a circolazione forzata, anche quelli che non dovrebbero esserlo, ossia termocamini e riscaldamenti a legna o a carbone (quelli che ancora resistono....), mentre una volta quando io e te eravamo bambini, TUTTI gli impianti di riscaldamento erano a circolazione naturale. Daccordo: erano più costosi e un tantino più ingombranti, forse (ma neanche tanto) un po' più difficili da mettere in opera, ma il "circolatore" non c'era, non consumava corrente, e pertanto non poteva rompersi o bloccarsi mandando in ebollizione tutto l'ambaradam, con le conseguenze che sappiamo. Funzionavano sempre.....

Quindi, se si usassero termosifoni di alluminio (di recupero).......Vabbè, vedremo. Intanto ti rispondo a proposito di una antica questione Ho visto di recente un tentativo di collettore a tubi di vuoto, non poteva tenere perchè il silicone intorno al rame sarebbe stato risucchiato all'interno, con il tempo... mentre questo che ho malamente disegnato questi problemi non li ha. I tappi vanno saldati tra di loro, ed il silicone rosso va tra tappo e vetro.
Le due bottiglie con il fondo bucato vanno scartavetrate alla base, in modo da avere un piano rettificato e buona superfice di ancoraggio, vanno incollate anche loro al "pezzo speciale"

mastrovetraio ha scritto:..... Ma mi chiedo quali siano i limiti fisici. D'estate su un metroquadro al sole c'è molta energia, ci vuole una massa di materiale che la immagazzini e la trasferisca più velocemente possibile al fluido termovettore. Ma d'inverno ?? Se va bene, di energia ce n'è la metà......

Lungi da me l'intenzione di "farti le pulci" ma il discorso mi sembrava un po' stonato...

Allora prima c'è la radiazione solare, cioè quanta energia arriva su un metro quadro di superficie perpendicolare ai raggi del sole, poi l'elevazione del sole sull'orizzonte, poi le ore di insolazione disponibili.
Può sembrare un paradosso ma d'inverno arriva più energia (sul nostro emisfero) che d'estate, perché la terra è più vicina al sole, la costante solare varia da 1400 W/m^2 a gennaio a 1300 W/m^2 a luglio (wikipedia, valori fuori dell'atmosfera), poi a gennaio il sole è più basso (inclinazione dell'asse terrestre) questa energia scalda una maggiore superficie e fa più freddo...
Poi l'energia totale disponibile dipende dalle ore di insolazione, ancora per l'inclinazione dell'asse terrestre d'inverno meno ore di sole= minore energia totale disponibile nell'arco della giornata.
Se ci aggiungiamo il meteo sfavorevole (cielo coperto, minore quantità di energia disponibile a terra) il quadro è completo.

Io ne cavo fuori le seguenti conclusioni:
-Le ore di insolazione e il meteo sono i fattori che limitano l'energia disponibile, ma d'inverno, giornata limpida, a mezzogiorno, la potenza disponibile è di circa 1000 W/m^2 più o meno come d'estate.
- Visto il minor numero di ore di insolazione e il meteo statisticamente peggiore sembrerebbe opportuno dimensionare i pannelli per l'inverno (superficie, angolo rispetto al suolo), d'estate il maggior numero di ore di sole compensa largamente l'angolo sfavorevole.
- l'accumulo dovrebbe tenere conto dei giorni di tempo brutto, casomai ricorrendo a uno accumulo stratificato, con l'acqua fredda che entra dal basso e quella calda che viene prelevata dall'alto...
- un pannello ben fatto ha una produzione di acqua calda anche con cielo coperto: con cielo nuvoloso ma luminoso ci possiamo aspettare anche 400-500 W/m^2

Paolo

Esattissimo. È proprio quello che intendo fare, calcolare/orientare/costruire per l'inverno. Il che vuol dire coibentare più che si può, e trasferire il calore dal collettore all'accumulo nel modo più veloce. Ed è questo ultimo punto che mi dà da pensare. Secondo il calcolatore, bisogna che le alette captatrici siano spesse per avere un'alta efficenza. D'estate va bene, c'è molta energia da assorbire e "trasportare" fino al tubo di rame. Ma d'inverno???
Paolo, benvenuti gli "spulciatori", anche se sono circa 40 anni che (ogni tanto) mi alambicco su come fare i miei pannelli, come vedi i dubbi ci sono sempre

Ti dico il mio pensiero.
A meno di errori, o scelte estreme (la girella per esempio: si usa un tubo che è isolante, spesso senza vetro...) variando le dimensioni e lo spessore delle alette vari lo 0,0x del rendimento del sistema.
Il problema sono i metri quadri di pannelli, se sono adeguati, il volume di accumulo e il sistema di gestione.

Se i pannelli sono troppo pochi, o troppo piccoli, o orientati male, possono essere meravigliosi, ma non ti daranno abbastanza acqua calda.
E' importante che i pannelli prima di essere perfetti siano della superficie adeguata alle tue esigenze e ben orientati.
Se il sistema di accumulo è fatto in modo da scaldare sempre tutta l'acqua allo stesso modo, dopo un periodo di brutto tempo, specie d'inverno non avrai acqua calda per un giorno o due almeno.
Il fluido scambiatore deve circolare nel serbatoio solo quando è più caldo dell'acqua al suo interno (e la temperatura deve essere misurata nei punti giusti...)
Il serbatoio di accumulo deve essere fatto in modo da stratificare l'acqua e evitare limitare i moti convettivi, l'acqua calda va prelevata in alto e quella fredda entrare dal basso...
Il volume deve essere un compromesso: deve fornirti un po' di riserva, ma se è troppo grande in rapporto alla sorgente di energia (pannelli) ci metterà una vita a scaldarsi.
L'isolamento del serbatoio è probabilmente più importante di quello dei pannelli. La preziosa acqua calda accumulata nei giorni di vacche grasse non deve freddarsi, neanche se arriva una glaciazione... quindi se sta in un ambiente riscaldato o almeno riparato dalle intemperie è molto meglio...
Lo scambiatore deve essere messo ad una altezza che è un compromesso: troppo in alto scalda solo la parte superiore del serbatoio (poca riserva reale), troppo in basso la scalda tutta, ma molto lentamente, specie d'inverno...

Solo dopo aver sistemato tutto questo si può pensare alle "raffinatezze" intendiamoci un pannello più efficiente è vantaggioso, se è perfettamente isolato è meglio... funzionerà anche quando c'è poco sole o il cielo è coperto e ci sono 10 gradi sotto zero... ma a monte si deve risolvere il resto.

Paolo