Coletor solar

A energia solar pode ser aproveitada para o aquecimento da água em residências, antes de seu consumo. Para isso, é necessário que a água passe por uma caixa semelhante a uma estufa de plantas. A radiação solar incide na face transparente do coletor, e parte dela atinge a chapa de alumínio pintada de preto, que está no interior da caixa.

Colada à placa de alumínio está a tubulação de água, também pintada de preto. Pelo processo de condução, uma parte do aquecimento da placa é transmitida para a água. A capacidade de aquecimento da placa metálica depende de sua área e espessura. A cor preta aumenta a absorção da energia radiante incidente, aquecendo a água de forma mais rápida.

No fundo da caixa, coloca-se lã de vidro, um material isolante térmico que, assim como a cobertura de vidro, ajuda a diminuir a transferência de energia para o ambiente. O vidro, transparente à luz, provoca o efeito estufa e impede a saída da radiação infravermelha, retendo-a no interior do coletor, contribuindo ainda mais para aumentar a temperatura da água no interior da tubulação a valores próximos de 60ºC.

Uma vez aquecida, a água na tubulação torna-se menos densa e desloca-se para a parte superior do reservatório. Ao mesmo tempo, a água mais fria, na parte inferior do reservatório, desloca-se para a tubulação, formando uma corrente de convecção térmica. A água quente, pronta para o consumo, sai pela parte superior do reservatório, e uma nova quantidade de água vinda da caixa d’água entra no aquecedor.

No funcionamento do coletor solar, verificam-se os três processos de transferência de energia por diferença de temperatura: irradiação, condução, e convecção. Uma quantidade de energia que incide por irradiação é absorvida pela chapa metálica, que transmite uma parcela dessa energia absorvida para a água, enquanto uma pequena parte dessa energia é refletida para o ar que envolve a chapa. A proporção dessas três parcelas de energia em relação à quantidade total de energia incidente indica a eficiência do coletor. Quanto maior sua eficiência, maior a quantidade de energia transmitida para a água.

A cor preta na placa metálica facilita a absorção da radiação incidente, mas um bom absorvedor é também um bom emissor. Ou seja, se um objeto escuro absorve grande quantidade de energia, ele a emitirá em grande quantidade. É por esse motivo que os radiadores são pintados de preto.