Sisteme solar termice

  CUPRINS:
CUPRINS
1. ENERGIA ÎN MEDIUL CONSTRUIT................................................................. 9
1.1. Consumul de energie la nivel global și regional ..................................9
1.2. Consumul de energie în mediul construit ..........................................13
1.3. Evaluarea necesarului de energie termică în mediul construit ............15
2. ENERGIA SOLARĂ ......................................................................................... 25
2.1. Generalități.......................................................................................25
2.2. Variabilitatea energiei solare ............................................................27
2.3. Metode de evaluare a energiei solare disponibile și captate ...............34
2.3.1 Evaluarea energiei solare prin măsurare .............................................. 34
2.3.2 Evaluarea energiei solare prin aplicații dedicate .................................. 39
2.3.3 Evaluarea energiei solare prin metode analitice ................................... 45
3. SISTEME SOLAR TERMICE ........................................................................... 63
3.1. Clasificarea sistemelor solar termice.................................................63
3.1.1 Sisteme solar termice cu circulație naturală ......................................... 64
3.1.2 Sisteme solar termice cu circulație forțată ........................................... 68
3.2. Componentele sistemelor solar termice.............................................71
3.2.1 Colectorul solar termic ....................................................................... 72
3.2.2 Stocatorul de energie termică.............................................................. 83
3.2.3 Pompe hidraulice și grupuri de pompare ............................................. 88
3.2.4 Vase de expansiune ............................................................................ 91
3.2.5 Elemente de siguranță......................................................................... 92
3.2.6 Controlere solare ................................................................................ 94
3.2.7 Sursa auxiliară.................................................................................... 96
3.2.8 Schimbătoare de căldură externe......................................................... 97
3.2.9 Dezaeratoare ...................................................................................... 99
3.2.10 Filtre .............................................................................................. 102
3.2.11 Clapete de sens............................................................................... 103
3.2.12 Dispozitive de umplere/golire/curățare............................................ 105
3.2.13 Conducte și fitinguri....................................................................... 106
3.3. Proiectarea sistemelor solar termice ................................................114
3.3.1. Conceperea schemei funcționale a sistemului solar termic ................ 114
3.3.2. Alegerea tipului și numărului de colectoare solar termice ................. 124
3.3.3. Dimensionarea boilerului de stocare a energiei termice .................... 134
3.3.4. Dimensionarea circuitului solar........................................................ 135
3.3.5. Alegerea pompei hidraulice ............................................................ 138
3.3.6. Dimensionarea elementelor de siguranță .......................................... 147
3.3.8. Controlerul sistemului solar termic .................................................. 155
3.4. Instalarea sistemelor solar termice .....................................................156
3.5. Exploatarea sistemelor solar termice...................................................178
3.6. Mentenanța sistemelor solar termice ..................................................179
3.7. Fezabilitatea sistemelor solar termice.................................................180
3.7.1. Termenul de recuperare a investiției................................................ 184
3.7.2. Termenul actualizat de recuperare a investiției ................................. 185
3.7.3. Valoarea actuală netă a investiției .................................................... 185
3.8. Costul energiei termice produse de un sistem solar termic.......................186
Notații .................................................................................................... 187 Acronime.................................................................................................. 193 Bibliografie................................................................................................ 195
  PREZENTARE:
DESPRE AUTOR

Macedon Dumitru MOLDOVAN a obtinut in 2012 titlul de Doctor in Inginerie Mecanica in domeniul sistemelor de orientare pentru sisteme de conversie a energiei solare dupa care a urmat un stagiu de studii postdoctorale in domeniul mixurilor de energii regenerabile implementate in mediul construit eficient energetic.

Din 2019 este coordonatorul programului de studii de licenta Ingineria Sistemelor de Energii Regenerabile in cadrul Facultatii de Design de Produs si Mediu a Universitatii Transilvania din Brasov, unde sustine cursuri si aplicatii la disciplinele: Sisteme Solar Termice, Sisteme Geotermice cu Pompe de Caldura si Implementarea Sistemelor de Energii Regenerabile in Mediul Construit.

Este membru asociat al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania, Sectia Inginerie Mecanica, membru al Asociatiei Romane de Stiinta Mecanismelor si Masinilor si al Asociatiei Inginerilor de Instalatii din Romania. Este vicepresedinte al Comitetului Tehnic pentru Sisteme Energetice Sustenabile al Federatiei Internationale pentru Promovarea Stiintei Mecanismelor si Masinilor si este membru al Societatii Internationale de Energie Solara.

Desfasoara activitate de cercetare in cadrul Centrului de Cercetare Sisteme de Energii Regenerabile si Reciclare al Universitatii Transilvania din Brasov unde a coordonat 3 proiecte de cercetare nationale pe tema colectoarelor si sistemelor solare termice si a fost responsabil pentru proiectarea, dezvoltarea si testarea sistemelor de energie regenerabila si a componentelor acestora in 11 proiecte de cercetare nationale si internationale. A publicat 57 de articole stiintifice, 8 carti si 12 capitole de carte. Este coautor a 14 brevete si propuneri de brevete si a participat la 82 de conferinte nationale si internationale. A fost premiat de Academia Romana cu Premiul „Constantin Budeanu 2017” si de Academia de Stiinte Tehnice din Romania cu Premiul „Remus Radulet 2021”.
  PREFATA:
Energia solară este una din formele de energie din surse regenerabile prin
conversia căreia se pot obține energia termică și energia electrică necesare în
majoritatea domeniilor de activitate. Unul dintre avantajele energiei solare este dat
de faptul că este accesibilă. Principalul dezavantaj este reprezentat de variabilitatea
energiei solare generată de condițiile meteorologice, de alternanța zi-noapte și de
modificarea anotimpurilor. Astfel, în cele mai multe cazuri, energia solară nu poate
fi luată în considerare ca o sursă energetică de bază, fiind necesară o sursă auxiliară
și/sau sisteme de stocare a energiei termice.
Cartea este structurată pe trei capitole referitoare la aspectele teoretice și
practice ale sistemelor solar termice.
În primul capitol este abordată problema necesarului de energie în mediul
construit: evoluția necesarului de energie termică în structura necesarului de
energie la nivel global, european și național; ponderea necesarului de energie
termică în principalele sectoare de activitate și metodele de evaluare a necesarului
de energie termică în mediul construit.
În capitolul doi sunt definite noțiunile specifice utilizate pentru
caracterizarea radiației solare și sunt prezentate principalele aspecte referitoare la
variabilitatea energiei solare, la metodele de evaluare a energiei solare disponibile
și captate, și la mecanismele de transfer termic specifice conversiei energiei solare
în energie termică.
În capitolul trei sunt tratate pe larg sistemele solar termice, începând de la
clasificarea acestora, prezentarea schemelor funcționale, descrierea principalelor
componente și a rolului lor funcțional. Este prezentată o metodologie de proiectare
a sistemelor solar termice pornind de la conceperea schemei funcționale pe baza
căreia se stabilesc: suprafața necesară de conversie solar termică și numărul de
colectoare solar termice, capacitatea boilerului de stocare a energiei termice, modul
de interconectare a colectoarelor solar termice și diametrul conductelor utilizate în
circuitul solar, evaluarea pierderilor de presiune din circuitul solar, alegerea
grupului de pompare, caracteristicile elementelor de siguranță și ale sistemului de
control. În continuare sunt prezentate aspecte referitoare la instalarea, punerea în
funcțiune, exploatarea și mentenanța sistemelor solar termice cu exemplificări pe
sistemele solar termice instalate în cele două locații ale Centrului de Cerectare
Sisteme de Energii Regenerabile și Reciclare, de pe Colina Universității și din
Institutul de Cercetare Dezvoltare al Universității Transilvania din Brașov. În
finalul capitolului sunt prezentate principalele aspecte economice specifice
sistemelor solar termice, costurile de investiție, operare și mentenanță, beneficiile
realizabile și modalitățile de evaluare a duratei de recuperare a investiției.
Cartea se adresează în principal studenților de la Programul de studii de
licență Ingineria Sistemelor de Energii Regenerabile. Lucrarea poate fi utilizată și
pentru completarea profilului de competențe profesionale al absolvenților de studii
superioare pentru care a fost dezvoltat programul de formare continuă Sisteme
Solar Termice Implementate în Mediul Construit. Informațiile sunt utile tuturor
celor care doresc să își instaleze sisteme solar termice.
Autorul mulțumește domnului Profesor Emerit dr. ing. DHC Ion Vișa,
coordonatorul Centrului de Cercetare Sisteme de Energii Regenerabile și Reciclare
din cadrul Universității Transilvania din Brașov, colegilor din acest centru de
cercetare și familiei pentru întregul sprijin acordat.

Macedon Dumitru Moldovan
  CUVINTE CHEIE: