Instalacje solarne, jako źródło darmowej energII słonecznej
advertisement
odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Instalacje solarne, jako źródło darmowej energii słonecznej Część 1 mgr inż. Adam KONISZEWSKI Buderus Gdańsk 1. Słońce jako źródło energii dla kolektorów słonecznych Źródłem darmowej energii dla kolektorów słonecznych jest Słońce. Powstająca na nim energia jest wynikiem przemian termojądrowych wodoru w hel, w efekcie czego wysyła ono w przestrzeń kosmiczną promieniowanie elektromagnetyczne, mające długość fali rzędu stumilionowej części milimetra. Promieniowanie to jest tzw. promieniowaniem wysokoenergetycznym (energia promieniowania jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali), które przenikając z jądra Słońca napotyka na swej drodze wiele elektronów i jąder atomów. Skutkiem tego jest osłabienie tego promieniowania, a w konsekwencji - zwiększenie długości jego fali. Promieniowanie słoneczne charakteryzuje się dużym zakresem długości fali, niosąc w sobie zróżnicowaną ilość energii. stością promieniowania słonecznego, przypadającą na powierzchnię płaską, ustawioną prostopadle do kierunku biegu promieni słonecznych. Jest ona stale korygowana, a jej obowiązująca wartość podawana jest przez World Radiation Center (Światowe Centrum Promieniowania) w Davos (Szwajcaria). Zjawiska pochłaniania i rozpraszania energii promieniowania słonecznego w atmosferze powodują, że do powierzchni Ziemi dociera jedynie część tego promieniowania. I tak w miesiącach letnich - gęstość promieniowania słonecznego dla obszaru Polski wynosi ok. 1000 W/m2, natomiast w miesiącach zimowych ok. 400 W/m2. Różnice te spowodowane są zmianami wysokości Słońca nad horyzontem w poszczególnych porach roku, skutkiem czego jest zmiana grubości warstwy atmosfery, przez którą przechodzi promieniowanie. Energia promieniowania słonecznego docierająca do powierzchni naszej planety, a tam do kolektora słonecznego zamieniana jest w nim w energię użyteczną, pomniejszoną o jego straty cieplne (rys. 2). Najbardziej uprzywilejowanym rejonem Polski pod względem napromieniowania słonecznego jest południowa część województwa lubelskiego. Natomiast najmniejszy w skali roku dopływ energii słonecznej obserwuje się w rejonie wysoko uprzemysłowionym (Śląsk), w obszarze granicznym trzech państw: Czech, Niemiec i Polski oraz w rejonie północnym naszego kraju, obejmującym pas Wybrzeża z wyjątkiem Wybrzeża Zachodniego (rys. 3). 2. Kolektory słoneczne 2.1 Zasada działania kolektora słonecznego Na rysunku 4 pokazano schemat ideowy przykładowej instalacji solarnej. Rys.1 Stała promieniowania słonecznego Energia promieniowania słonecznego, która dociera do granicy atmosfery posiada moc około 1370 W/m2 i nosi nazwę stałej słonecznej (rys.1). Stała słoneczna jest średnią w roku kalendarzowym gę- 80 Rys. 2 Bilans energii promieniowania słonecznego 3/2010 technika chłodnicza i klimatyzacyjna odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Zadaniem kolektora słonecznego (1) jest konwersja energii promieniowania słonecznego w energię cieplną, która następnie przekazywana jest za pomocą płynu solarnego w celu dalszego jej wykorzystania (3), np. do przygotowania c.w.u., wspomagania c.o., czy podgrzania wody w basenie. Transport płynu solarnego (niezamarzającego) zapewnia zespół pompowy (2). Układ sterujący (6) uruchamia go, gdy temperatura płynu solarnego w kolektorze (4) jest wyższa niż temperatura wody w zbiorniku (5). Energia grzewcza jest oddawana wodzie użytkowej poprzez wymiennik znajdujący się wewnątrz zbiornika (7). 2.2 Budowa kolektorów słonecznych Zasadniczym elementem kolektora słonecznego jest absorber, czyli płyta pochłaniająca promieniowanie słoneczne. Promieniowanie to winno bez przeszkód docierać do absorbera i ogrzewać go. Ważne jest jednak, aby ogrzany absorber nie oddawał pobranego ciepła do otoczenia (rys. 5), w związku z czym musi on być dobrze izolowany cieplnie. Parametrem technicznym, który określa jakość absorbera jest jego selektywność, przedstawiana jako iloraz absorpcji do emisji (α/ε). Cechy, którymi powinien charakteryzować się absorber, to m.in.: wysoki współczynnik absorpcji α (dla promieniowania słonecznego o długości fali λ < 2 µm – promieniowanie nadfioletowe) i niski współczynnik emisji ε (dla promieniowania o długości fali λ > 2 µm – promieniowanie podczerwone), a także odporność na działanie wysokich temperatur. I tak dla absorbera odkrytego nieselektywnego maksymalna temperatura pracy wynosi 70oC, dla absorbera zakrytego nieselektywnego 110oC, zaś dla absorbera zakrytego selektywnego 200oC. Przekroczenie wyżej wymienionych temperatur w przypadku awarii instalacji odbierającej ciepło, powoduje uplastycznienie (degradację) materiału absorbera i tym samym uszkodzenie powłoki, co często skutkuje zaparowaniem przesłony przezroczystej cząsteczkami rozpuszczającej się farby. Mając powyższe na uwadze, należy projektować instalacje solarne w taki sposób, aby nie doprowadzić do stanu stagnacji kolektorów. Rys. 3 Rejonizacja obszaru Polski pod względem możliwości wykorzystania energii słonecznej [1] Rys. 4 Schemat ideowy przykładowej instalacji solarnej technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2010 Rys. 5 Rysunek poglądowy absorbera i jego pokrycia od strony frontowej (szyba solarna) 81 odnawialne źródła energii Wykonanie izolacji cieplnej absorbera od strony obudowy nie jest zadaniem trudnym. Przede wszystkim należy pamiętać o tym, że materiał który chcemy użyć do tego celu musi charakteryzować się możliwie małym współczynnikiem przewodzenia ciepła, niezmiennością objętości, odpornością na temperaturę i działanie czynników atmosferycznych. Większą trudność stanowi zastosowanie dobrej i jednocześnie przezroczystej dla promieni słonecznych izolacji termicznej od strony frontowej absorbera (rys. 5). W celu prawidłowego doboru pokrycia absorbera niezbędne jest uwzględnienie zarówno właściwości promieniowania słonecznego, jak i wymiany ciepła z otoczeniem, która zachodzi na drodze: konwekcji, przewodzenia i promieniowania cieplnego w zakresie fal podczerwonych. Jednocześnie pokrycie to powinno charakteryzować się wysoką przepuszczalnością promieniowania słonecznego (transmisją), odpornością na promieniowanie nadfioletowe (promieniowanie UV) oraz trwałością i wytrzymałością, zapewniając przyjęcie obciążeń od wiatru, deszczu, gradu czy nacisku wywołanego przez śnieg. Powinno ono równocześnie umożliwiać kompensację wydłużeń spowodowanych zmianami temperatury w przedziale od -25oC do +150oC, a także zapewniać hermetyczność kolektora w celu ograniczenia strat ciepła i przeciwdziałać osiadaniu kurzu na powierzchni absorbera. 2.3 Parametry kolektorów słonecznych Na sprawność kolektora słonecznego wpływają jego elementy konstrukcyjne, a w szczególności właściwości przesłony przezroczystej absorbera oraz skuteczność izolacji cieplnej w danych warunkach. Sprawność całkowitą kolektora słonecznego opisuje zależność (1), a jej interpretację graficzną przedstawia rysunek 6. η = τ ⋅α − słonecznego [-], τα – współczynnik transmisji – absorpcji przesłony przezroczystej [-], k1 – liniowy współczynnik przewodzenia ciepła [W/m2K], k2 – nieliniowy współczynnik przewodzenia ciepła [W/m2K2], Tabs – temperatura absorbera [ºK], To – temperatura otoczenia [ºK]. Energia promieniowania słonecznego padająca na powierzchnię kolektora słonecznego pomniejszona jest o jego straty optyczne oraz straty cieplne. Straty optyczne są wynikiem pochłonięcia i odbicia promieniowania słonecznego przez osłonę przezroczystą kolektora, natomiast straty cieplne są wynikiem wymiany ciepła między absorberem a otoczeniem, i ściśle zależą od różnicy temperatur ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia To. Im większa jest różnica tych temperatur, tym większe straty odnawialne źródła energii ciepła generuje kolektor słoneczny. W przypadku, gdy temperatura absorbera jest równa temperaturze otoczenia, wyrażenie τα jest równe sprawności kolektora τα = η i nosi nazwę sprawności optycznej ηo (rys. 6). Innym istotnym parametrem określającym cechy konstrukcyjne kolektora słonecznego jest jego wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego Ismin, przy której kolektor słoneczny zaczyna gromadzić energię cieplną. Wartość ta jest ściśle zależna od różnicy temperatur ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia To. Im wartość ta jest wyższa, tym kolektor słoneczny generuje większe straty ciepła do otoczenia, a w konsekwencji tego zmienia się jego wartość progowa Ismin. Wartość progową natężenia promieniowania słonecznego Ismin opisuje zależność (2), a jej interpretację graficzną przedstawia ry- Rys. 6 Sprawność całkowita kolektora słonecznego k1 ⋅ (Tabs − To ) k2 ⋅ (Tabs − To ) 2 − [%] Is Is (1) gdzie: η – sprawność całkowita kolektora 82 odnawialne źródła energii Rys. 7 Wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego kolektora słonecznego 3/2010 technika chłodnicza i klimatyzacyjna odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii sunek 7. I s min = k1 ⋅ (Tabs − To ) k2 ⋅ (Tabs − To ) 2 − [W/m2] τ ⋅α τ ⋅α (2) gdzie: Ismin – wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego kolektora słonecznego [W/m2], pozostałe oznaczenia jak w zależności (1). 2.4 Płaskie kolektory słoneczne Budowę płaskiego kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 pokazano na rysunku 8, natomiast jego charakterystykę techniczną przedstawiono w tabeli 1. Na efektywność kolektora słonecznego wpływa rodzaj jego powłoki. Kolektor słoneczny firmy Buderus typu Logasol SKN 3.0 zaopatrzony jest w absorber selektywny (7), który praktycznie w całości pochłania padające promieniowanie słoneczne (promieniowanie nadfioletowe) i słabo emituje własne promieniowanie podczerwone. Absorber ten pokryty jest specjalną szybą solarną (2), charakteryzującą się wysokim współczynnikiem przekazywania promieniowania słonecznego oraz odpowiednio ukształtowaną powierzchnią, przyczyniającą się do wzrostu sprawność cieplnej kolektora, wskutek rozpraszania padającego promieniowania słonecznego. Ponadto szyba solarna chroni absorber przed konwekcyjnym oddziaływaniem wiatru, a także stanowi ekran dla promieniowania podczerwonego, emitowanego do otoczenia. Rama kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 zbudowana jest z włókna szklanego (6), co powoduje, że jest on lekki, trwały, odporny na korozję i warunki pogodowe. Oceniając stronę hydrauliczną omawianego kolektora, należy podkreślić, że charakteryzuje się on niskimi oporami przepływu, które wynikają z konfiguracji rurek przepływowych płynu solarnego ułożonych w układzie szeregowo-równoległym, potocznie nazywanym układem harfowym. Na rysunku 9 przedstawiono spraw- Rys. 8 Budowa płaskiego kolektora słonecznego typu Logasol SKN3.0: 1 - wylot ogrzanego czynnika, 2 - szyba ochronna, 3 - miejsce pomiaru temperatury, 4 - rurki miedziane, 5 – izolacja cieplna, 6 - rama montażowa z włókien szklanych, 7 - absorber, 8 - narożnik wzmacniający, 9 - wlot czynnika grzewczego Rys. 9 Sprawność całkowita kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0. Rys. 10 Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego Ismin dla kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2010 83 odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Tabela 1 Charakterystyka techniczna płaskiego kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 Rodzaj budowy SKN 3.0-s SKN 3.0-w Powierzchnia zewnętrzna (powierzchnia brutto) m2 2,37 Powierzchnia czynna (dopływu światła) m2 2,25 Powierzchnia absorbera (powierzchnia netto) m2 2,23 dm3 % % kg % W/m2K W/m2K2 kJ/m2K 0,86 1,25 96 12 41 42 77 3,681 0,0173 2,96 Pojemność absorbera stopień absorpcji stopień emisji Selektywność Ciężar Sprawność optyczna liniowy k1 nieliniowy k2 Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła Pojemność cieplna Współczynnik korekcyjny kąta promieniowania 0,911 IAM/50 C C C dm3/h 120 188 50 bar 6 kWh/m rok 525 Maksymalna temperatura robocza Temperatura stagnacji Nominalny objętościowy strumień przepływu płynu solarnego o o Maksymalne nadciśnienie robocze (ciśnienie próbne) Uzysk kolektora 2 1) Wydajność RAL-UZ 73 („niebieski anioł) kryteria zostały spełnione Minimalna wydajność kolektora na podstawie pomiarów wykonanych wg EN 12975, przy pokryciu 40% w miejscowości Wurzburg (Niemcy), dzienny pobór ciepłej wody 200 dm3. 1) Tabela 2 Charakterystyka techniczna kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC12/CPC6 Rodzaj budowy CPC 6 CPC 12 Powierzchnia zewnętrzna (powierzchnia brutto) m 2 1,43 2,82 Powierzchnia czynna (dopływu światła) m2 1,28 2,56 Pojemność absorbera dm 0,97 1,91 stopień absorpcji Selektywność stopień emisji Ciężar 3 % >0,95 % <0,05 kg 24 46 % 66,5 liniowy k1 W/m2K 0,721 nieliniowy k2 W/m2K2 0,006 kJ/m K 7,974 C 294 Nominalny obj. strumień przepływu płynu solarnego dm /h 46 92 Maksymalne nadciśnienie robocze (ciśnienie próbne) bar 10 Sprawność optyczna Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła Pojemność cieplna 2 Temperatura stagnacji Wydajność Przewidywalna wydajność (Uzysk)2) EG – badania typu o 3 Uzysk kolektora 2) kWh/m rok 2 RAL-UZ 73 („niebieski anioł”) kWh/m2rok 525 kryteria zostały spełnione 611 Z-DDK-MUC-04-100029919-005 Przewidywana wydajność (uzysk) w oparciu o normę DIN 4757, przy powierzchni kolektora 5 m2 oraz 200 dm3 dziennym zapotrzebowaniu c.w.u.(miasto Würzburg – Niemcy), 2) Minimalna wydajność zgodnie z normą DIN 4757, przy trwałym udziale pokrycia40% oraz dziennym zapotrzebowaniu c.w.u. na poziomie 200 dm3. 1) 84 3/2010 technika chłodnicza i klimatyzacyjna odnawialne źródła energii ność całkowitą kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 dla natężenia promieniowania słonecznego równego Is = 800 W/m2, natomiast na rysunku 10 podano jego wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego Ismin . Zarówno wyprodukowanie kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0, jak i jego późniejsza eksploatacja przynosi oszczędność energii pierwotnej. Wynika to z tego, że kolektor ten potrzebuje około roku, aby pozyskać taką ilość energii, jaka została zużyta do jego produkcji, jest to tzw. czas amortyzacji energetycznej. Na koniec warto podkreślić, że kolektor słoneczny typu Logasol SKN 3.0 jest oznaczony najstarszym znakiem ekologicznym w Europie, zwanym potocznie „Błękitny anioł”. System certyfikacji, z którym jest on związany, powstał w 1977 roku. Szczegółowe kryteria jego oceny podane są w wymaganiach o symbolu RAL UZ 73. Podstawowym kryterium oceny prezentowanego kolektora jest uzyskiwanie minimalnej rocznej wydajności cieplnej, na poziomie 525 kWh/m2 przy 40% udziale energii promieniowania słonecznego w całej produkcji c.w.u.. 2.5 Próżniowe kolektory słoneczne Budowę próżniowego kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC6/CPC12 pokazano na rysunku 11, natomiast jego charakterystykę techniczną przedstawiono w tabeli 2. Ze względu na naprężenia mechaniczne wywołane próżnią, kolektor słoneczny typu Vaciosol CPC6/CPC12 zbudowany jest z rur szklanych o podwójnej ściance (10), w których naprężenia są lepiej przenoszone niż w przypadku szczelin płaskich. Końce rur są ze sobą spojone, a w przestrzeniach między ściankami znajduje się próżnia, która spełnia funkcję doskonałej izolacji cieplnej dla absorbera (9). Absorber naniesiony jest na całym obwodzie zewnętrznej powierzchni, wewnętrznej ścianki rury szklanej. W przestrzeni tej nie zachodzą procesy przewodzenia i konwekcji. W takim przypadku ciepło przekazywane jest tylko na drodze promieniowania, w wyniku czego mniejsze są straty ciepła do otoczenia. Powierzchnia absorbująca wykonana odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Rys. 11 Budowa płaskiego kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC6/CPC12: 1 – króćce zasilania i powrotu, 2 – tuleja czujnika temperatury, 3 – rury rozprowadzające, 4 – izolacja cieplna, 5 – obudowa, 6 – rura miedziana, 7 – element blaszany odbierający ciepło od absorbera, 8 – element blaszany osłaniający, 9 - absorber, 10 – rura próżniowa, 11 – lustro CPC. Rys. 12 Rysunek poglądowy skupiania promieniowania słonecznego przez lustro CPC na powierzchnię absorbera Rys. 13 Porównanie charakterystyk sprawnościowych kolektorów słonecznych: Logasol SKN3.0 i Vaciosol CPC12/CPC6 jest z wysoko selektywnego absorbera, a jest nim azotyn glinu. Substancja ta charakteryzuje się wysokim współczynnikiem absorpcji i małym współczynnikiem emisyjności. Ciepło z rury odbierane jest przez technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2010 przylegającą do jej wewnętrznej powierzchni, w sposób zapewniający kontakt cieplny na całym obwodzie cienką blachę aluminiową (7). Z kolei blacha ta uformowana jest w taki sposób, że przylega do rur (6), przez które 85 odnawialne źródła energii przepływa płyn solarny odbierający ciepło. Pojedyncze rury szklane łączone są w większe zespoły 12 - rurowe, w przypadku kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC12 oraz 6 - rurowe w przypadku kolektora typu Vaciosol CPC6. Taki system połączeń jest niewątpliwie zaletą, ponieważ umożliwia w razie awarii wymianę tylko pojedynczych rur, a nie całego kolektora. Kolektory słoneczne typu Vaciosol CPC12/CPC6 posiadają w swej budowie specjalne lustro (reflektor) - (11), które zwiększa gęstość strumienia energii promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię absorbera, a także skupia je niezależnie od kierunku ich padania (rys. 12). Dzięki temu następuje zwiększenie wydajności cieplnej prezentowanego kolektora. Ponadto lustro charakteryzuje się wysokim współczynnikiem odbicia promieniowania słonecznego, a także odpornością na korozję atmosferyczną. Kolektor próżniowy typu Vaciosol CPC12/CPC6 podobnie jak omówiony wcześniej kolektor płaski typu Logasol SKN 3.0 również oznaczony jest najstarszym znakiem ekologicznym w Europie, zwanym potocznie „Błękitny anioł”. 2.6 Porównanie kolektorów słonecznych Wybierając system grzewczy oparty na bezpośrednim wykorzystaniu energii słonecznej, w skład którego wchodzą kolektory słoneczne zastanawiamy się jaki rodzaj kolektorów zastosować: kolektory próżniowe rurowe czy może kolektory płaskie? Zarówno kolektor próżniowy typu Vaciosol CPC12/CPC6, jak i kolektor płaski typu Logasol SKN3.0 przy określonej różnicy temperatur ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia To otrzymują od Słońca identyczną ilość energii promieniowania słonecznego, ponieważ posiadają taką samą sprawność cieplną. Zależność tą ilustruje punkt przecięcia charakterystyk sprawnościowych omawianych kolektorów (rys. 13). Należy zauważyć, że wraz ze spadkiem bądź wzrostem różnicy temperatur ΔT, sprawność cieplna kolektorów również ulega zmianie. I tak, kolektor płaski typu Logasol SKN3.0 w porów- 86 odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Rys. 14 Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45oC oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 50%: A przez kolektory typu Logasol SKN3.0, B - przez kolektory typu Vaciosol CPC12/CPC6; oznaczenia: Energia dodatkowego źródła, Energia słoneczna, Wymagana energia do podgrzewania c.w.u. Rys. 15 Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu Logasol SKN3.0 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45oC oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 60%; oznaczenia jak na rysunku 14 Rys.16 Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu Vaciosol CPC12/CPC6 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45oC oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 60%; oznaczenia jak na rysunku 14 3/2010 technika chłodnicza i klimatyzacyjna odnawialne źródła energii odnawialne źródła energii Rys. 17 Porównanie charakterystyk wartości progowych natężenia promieniowania słonecznego dla kolektora płaskiego typu Logasol SKN 3.0 i kolektora próżniowego typu Vaciosol CPC12/CPC6 Rys. 18 Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45oC oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 30%: A - przez kolektory typu Vaciosol CPC12/CPC6, B - przez kolektory typu Logasol SKN3.0.; oznaczenia jak na rysunku 14. naniu do kolektora próżniowego typu Vaciosol CPC12/CPC6 charakteryzuje się wyższą sprawnością cieplną przy małych różnicach temperatur do ok. 25 K. Wraz ze wzrostem tej różnicy sprawność tego kolektora ulega spadkowi, natomiast sprawność cieplna kolektora próżniowego utrzymuje się na wysokim poziomie. Zatem kolektory płaskie typu Logasol SKN3.0 pod względem energetycznym są wydajniejsze w okresach letnich (wiosna, lato), zaś kolektory próżniowe w okresach przejściowych (jesień, zima), co pokazuje rysunek 14. Należy jednak pamiętać, że sprawność cieplna kolektora słonecznego zależy również od temperatury nośnika ciepła (płynu solarnego), a co za tym idzie temperatury absorbera. Jeżeli temperatura ta będzie wysoka (a to wiąże się z dużą różnicą temperatur ΔT), wówczas może się okazać że w okresie letnim wydajniejszy będzie kolektor próżniowy. Wysoka temperatura nośnika ciepła ma miejsce w instalacjach opartych na płaskich kolektorach słonecznych o wysokim rocznym stopniu pokrycia zapotrzebowania na c.w.u (rys. 15). Wówczas w okresach letnich kolektory typu Logasol SKN 3.0 z powodu nadmiaru swojej energii grzewczej pracują przy wysokich temperaturach, a to wiąże się ze spadkiem technika chłodnicza i klimatyzacyjna 3/2010 odnawialne źródła energii ich sprawności cieplnej. W takiej sytuacji należy zastosować kolektory próżniowe, co ilustruje rysunek 16. Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego dla omawianych kolektorów słonecznych pracujących przy różnych wartościach ΔT przedstawiono na rysunku 17. Wynika z niego, że kolektor próżniowy typu Vaciosol CPC12/CPC6 w porównaniu do kolektora płaskiego typu Logasol SKN 3.0 zaczyna gromadzić energię cieplną już przy stosunkowo małej wartości natężenia promieniowania słonecznego, dzięki m.in., doskonałej izolacji cieplnej, jaką jest próżnia, co skutkuje minimalnymi stratami ciepła do otoczenia. W związku z tym kolektory te są o 25-30% wydajniejsze od kolektorów płaskich typu Logasol SKN 3.0. Inaczej, aby uzyskać ten sam efekt wydajności cieplnej jak dla kolektorów typu Logasol SKN 3.0 o danej powierzchni absorbera, uzyska się z kolektora typu Vaciosol CPC12/ CPC6 o powierzchni absorbera mniejszej o 25 – 30%. W instalacjach solarnych, w których stopień pokrycia zapotrzebowania na c.w.u. kształtuje się na poziomie 2040%, różnica w pracy pomiędzy kolektorami płaskimi typu Logasol SKN 3.0 i próżniowymi typu Vaciosol CPC12/ CPC6 jest nieznaczna (rys. 18). Dlatego w tego typu instalacjach zasadne jest stosowanie kolektorów płaskich typu Logasol SKN 3.0, bowiem zapewni to niższe koszty inwestycyjne i wysoką efektywność ich pracy, która wynika z niskich temperatur nośnika ciepła (płynu solarnego). cdn... Literatura: 1. Atlas Rzeczpospolitej Polskiej, Główny geodeta Kraju, 1993-1997: arkusz 31.2 promieniowanie i temperatura powietrza 2. Lewandowski W.M.: Proekologiczne źródła energii. WNT, Warszawa, 2007. 3. Dobriański J.: Wymiana ciepła w instalacjach słonecznych z płaskimi kolektorami. WUW-M Olsztyn, 2009 4. Wiśniewski G. i inni: Kolektory słoneczne – energia słoneczna w mieszkalnictwie, hotelarstwie i drobnym przemyśle. Wyd. MEDIUM, Warszawa, 2008 5. Materiały firmy BUDERUS & 87
