Kolektory skupiające Kolektory skupiające

Kolektory
słoneczne
Budowa kolektora słonecznego
Jest to urządzenie do konwersji energii promieniowania
słonecznego na ciepło. Energia docierająca do kolektora
zamieniana jest na energię cieplną nośnika ciepła, którym
może być ciecz (glikol, woda) lub gaz (np. powietrze).
Podział kolektorów
- płaskie:
gazowe
cieczowe
dwufazowe
- płaskie próżniowe
- próżniowo-rurowe
(nazywane też
próżniowymi, w których
rolę izolacji spełniają
próżniowe rury)
-skupiające (prawie
zawsze cieczowe)
-specjalne (np. okno
termiczne, izolacja
transparentna
)
Kolektory płaskie
a) z absorberem płaskim,
b) z absorberem ryflowanym,
c) wodny otwarty, d) powietrzny, e) próżniowy, f) z wypełnieniem,
g) powietrzno – wodny,
h) z wypełnieniem komórkowym
Kolektory płaskie
Budowa kolektora płaskiego
Typowy kolektor słoneczny składa się z następujących
elementów: absorbera (najczęściej blachy miedzianej pokrytej
powłoką selektywną), osłony, izolacji (przeważnie wełna
mineralna lub pianka poliuretanowa i konstrukcji (obudowy,
instalacji, zaworów, króćców pomiarowych i konstrukcji
nośnej.
Kolektor płaski cieczowy
Kolektory cieczowe są to urządzenia zamieniające
energię słoneczną na ciepło, w których czynnikiem
roboczym jest ciecz. Kolektor cieczowy – płaski
zbudowany jest w formie prostopadłościennej skrzynki.
Składa się z następujących elementów: absorbera
i orurowania, izolacji, obudowy
oraz przegrody
przeźroczystej.
Kolektor płaski cieczowy
Budowa kolektora próżnioworurowego
Kolektor próżniowo-rurowy składa się z rur próżniowych
w których element zbierający ciepło tzw. absorber znajduje
się w próżni co znacznie poprawia działanie kolektora
w obrębie szerokości geograficznych takich na jakiej znajduje
się Polska. Absorpcja ciepła słonecznego nie jest wówczas
uzależniona w tak znaczącym stopniu od temperatury
zewnętrznej, dzięki czemu stosując panel tego typu możemy
liczyć na znaczne zyski ciepła w instalacji nawet w mroźne
zimowe słoneczne dni.
Niektóre z kolektorów posiadają zwierciadło dodatkowo
doświetlające absorber ze strony odsłonecznej, jest ono
wykonane poza rurkami, bądź naniesione na rurkę próżniową
w postaci lustra, w zależności od producenta.
Kolektor próżniowo-rurowy
Kolektory skupiające
a) paraboliczny, b) rynnowy, c) rurowy z lustrami płaskimi,
d) stożkowy, e) paraboliczny rynnowy, f) z soczewkami Fresnela
Kolektory skupiające
Kolektory skupiające
W kolektorach skupiających promienie słoneczne są
odbijane w kierunku absorbera, będącego jednocześnie
wymiennikiem ciepła.
Skuteczność zwierciadeł jest uzależniona od kierunku
padania promieni słonecznych, co w praktyce oznacza, że
aby utrzymać wysoką sprawność przez cały dzień, kolektor
musi poruszać się zgodnie z pozornym ruchem słońca, co
znacznie zwiększa koszty budowy i utrzymania takiego
kolektora, ale zapewnia większą sprawność instalacji.
Kolektory paraboliczne
Składają się z luster, za pomocą których promieniowanie
słoneczne jest skupiane wewnątrz kolektora jak w soczewce
i kierowane na rurę z czynnikiem roboczym.
Kształt zwierciadła zwiększa zdolność absorbowania
promieniowania rozproszonego przez chmury, a także
promieniowania bezpośredniego docierającego do kolektora
pod niekorzystnym kątem.
Kolektory paraboliczne
Izolacja transparentna
Izolacja transparentna swoimi właściwościami różni się
znacząco od typowych materiałów będących izolacjami
cieplnymi, stosowanymi w przegrodach zewnętrznych
budynków.
Materiał ten, podobnie jak to jest w przypadku typowych
przegród przezroczystych, izoluje cieplnie, a ponadto daje
możliwość
pozyskiwania
ciepła
(w
niektórych
zastosowaniach
również
światła)
pochodzącego
z promieniowania słonecznego, przy czym jego
właściwości izolacyjne z reguły są znacznie lepsze od
typowych przegród przezroczystych (np. zestawów szyb
zespolonych), natomiast przepuszczalność światła gorsza.
Izolacja transparentna
Sprawność kolektora
Sprawność kolektora to stosunek energii odebranej
przez
czynnik
roboczy
do
ilości
promieniowania
docierającego do kolektora.
Sprawność kolektora płaskiego znacznie spada wraz ze
wzrostem różnicy temperatur pomiędzy czynnikiem roboczym
a otoczeniem. Z tego powodu w naszej strefie klimatycznej
powinno się stosować kolektory próżniowe, w wypadku
których wpływ temperatury otoczenia na sprawność jest
minimalny.
Popularne zastosowania
Kolektory słoneczne najpowszechniej wykorzystywane są do:





podgrzewania wody użytkowej,
podgrzewanie wody basenowej,
wspomagania centralnego ogrzewania,
chłodzenia budynków,
ciepła technologicznego.
Przykłady kolektorów płaskich
Instalacja solarna
Ciepło uzyskiwane w kolektorach jest przesyłane do
zasobnika w którym podgrzewa i gromadzi się wodę
użytkową (bojlera). Posiada on co najmniej jedną grzałkę
(wężownicę) przez którą przepływa czynnik grzewczy.
Na potrzeby typowej rodziny (3, 4 os.) zazwyczaj
wystarcza zbiornik o pojemności 300l.
Ponieważ kolektory nie są w stanie dostatecznie
ogrzewać wodę przez cały rok stosuje się bojlery
z dodatkowym źródłem ciepła (np. elektryczną grzałką lub
wężownicą zasilaną ciepłą wodą z kotła olejowego,
węglowego, itp.), tzw zasobniki biwalentne.
Instalacja solarna
Czy to się opłaca?
Ilość promieniowania słonecznego przekładającego się
na ciepło możliwe do uzyskania zależy od: lokalizacji, pory
roku, pory dnia i oczywiście od pogody.
Ilość energii promieniowania słonecznego docierającego
do powierzchni ziemi w ciągu roku na terenie Polski:
Pokrycie zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową przez
instalacje solarną w poszczególnych miesiącach roku
w warunkach polskich.
DZIĘKUJEMY ZA
OBEJRZENIE
PREZENTACJI
Justyna Ciepiela
Daria Wiktor
konsultacje: mgr inż. Stanisław Toton