Laboratori Ecobus - IL COLLETTORE SOLARE (pdf)
DESCRIZIONE
Il collettore solare, chiamato anche pannello solare termico, è un pannello solare che ha la capacità di trasferire energia termica
dal sole all'acqua. Quando il pannello viene esposto alla luce del
Sole, le sue componenti in metallo assorbono energia termica che
trasferiscono all'acqua. L'acqua riscaldata viene immagazzinata in un
serbatoio, dal quale è possibile prelevarla per l'uso.
MATERIALI PER I LABORATORI
Composizione del kit:
2 pannelli solari (collettori)
1 serbatoio in plastica trasparente da 4.5 litri
Telaio in legno
Tubi in plastica trasparente
Termometro
Imbuto di plastica
CONCETTI CHIAVE
Il collettore solare
I pannelli che compongono il nostro impianto sono ricoperti da un vetro
trasparente che lascia filtrare la luce del sole, ma sono opachi ai
raggi infrarossi che sono così trattenuti all'interno. I raggi
del sole, che raggiungono la parte interna del pannello, lo scaldano.
Il calore viene trattenuto all'interno e riscalda l’acqua che
passa nei tubi di rame.
La circolazione naturale
Dopo aver esposto il mini impianto al Sole per alcuni minuti è
possibile, con un po’ di attenzione, vedere direttamente la
circolazione dell’acqua all’interno dell’impianto.
L’acqua circola per convezione naturale: si scalda quando scorre
all’interno dei pannelli solari, diventa più leggera e
tende a salire. Sale lungo il tubetto di plastica in alto e raggiunge
il serbatoio. Qui è possibile vedere un flusso leggermente mosso
che forma un piccolo arco verso la superficie. Se l’acqua
nell’impianto è ancora abbastanza fredda ed il Sole
è abbastanza intenso, il flusso sarà più
turbolento. E’ difficile invece, a meno di non introdurre
nell’acqua qualche tipo di colorante adatto, vedere il movimento
di discesa dell’acqua più fredda che dal serbatoio scende
verso la parte bassa del pannello solare per ricominciare il ciclo.
L’impianto a circolazione naturale funziona solo se
l’accumulazione dell’acqua calda avviene in un serbatoio
posizionato più in alto rispetto alla posizione dei collettori.
In caso contrario avremo un impianto a circolazione forzata in cui
l’acqua viene spostata attraverso delle pompe e il suo passaggio
regolato da una centralina. In questo impianto il serbatoio di accumulo
dell’acqua può anche trovarsi in una posizione più
bassa rispetto ai collettori.
Produzione di acqua calda
L’impianto è in grado di produrre un po’ di acqua
calda. Bisogna esporre tutto l’impianto alla luce e al calore del
sole per un po’ di tempo. Dato che l’impianto non è
collegato alla rete idrica e non ci sono rubinetti è sufficiente
introdurre dell’acqua fredda nell’imbuto con una bottiglia
fino a che l’acqua nel serbatoio non trabocca dal tubetto di
uscita in alto. Metti le mani sotto all’acqua che esce e senti
com’è cambiata la sua temperatura. Sentire l’acqua
calda direttamente sulle mani dà una sensazione molto concreta
dell’efficacia dell’energia solare.
La stratificazione dell’acqua
Il mini impianto funziona solamente grazie all’energia solare,
perché sfrutta la differenza di densità dell’acqua
alle varie temperature. Più forte è l’irraggiamento
del Sole, più elevata è la velocità di
circolazione dell’acqua all’interno dell’impianto. La
differenza di temperatura tra l’acqua più calda (che si
misura nella parte alta del serbatoio) e l’acqua meno calda (che
si misura nella parte bassa) rimane quasi costante, e dipende molto
dalla dimensione dell’impianto.