Kolektory Słoneczne - Zasada Działania

Kolektory Słoneczne są urządzeniami, które przetwarzają energie słoneczną na ciepło. Wykorzystywane są do podgrzewania CWU, CO, Basenów oraz całorocznego ogrzewania budynków.

 

Cała energia jaką dysponuje ludzkość pochodzi od Słońca.

  Sięgając do historii, powstawanie węgla czy ropy naftowej było możliwe tylko przy udziale energii słonecznej. Zawsze i obecnie, wiatr i fale morskie (oceaniczne) dostarczały energii przy udziale Słońca. Obecnie wykorzystanie biomasy, gazowej, ciekłej i stałej, możliwe jest jedynie dzięki promieniowaniu słonecznemu.
Przytoczone wyżej oddziaływania słoneczne mają pośredni wpływ na energię którą dysponujemy. Oddziaływanie słoneczne jest również bezpośrednie i do takiego zaliczymy światło dzienne w paśmie od podczerwieni do ultrafioletu. Część tego promieniowania słonecznego niesie ze sobą ogromne ilości ciepła (przedział podczerwieni).

d19f2b7a3beae7e7e4bb6cbde43f4712.jpg

 

Średnia ilość energii H padająca w naszym kraju to 1000kWh/m2rok.
Wartość usłonecznienia w Polsce to 1200-1700h w ciągu roku.
Natężenie promieniowania I jest wartością chwilową i waha się w przedziale 100-1000W/m2.

  Te podstawowe wartości jak i wielkość zapotrzebowania energetycznego Q [kWh/m2rok], służą dla konstruktorów za podstawowe dane do projektowania instalacji cieplnych kolektorów słonecznych.

 

c35276d83ba852400febad95db1f38a0.jpg


  Podczerwone promieniowanie słoneczne padając na powierzchnię absorbera (1) (zdolność absorbcji 95%) ogrzewa ją. Z drugiej strony powierzchnia absorbera oddaje ciepło do układu chłodzącego, którego czynnikiem może być gaz, ciecz, lub ciało stałe. W przypadku cieczy układ hydrauliczny, sterowany mikroprocesorem (2), kieruje energię do miejsca jej wykorzystania lub magazynowania. (3)


W celu osiągnięcia maksymalnych uzysków energetycznych instalacja musi być zaprojektowana tak aby temperatura absorbera była optymalnie najniższa. W celu obniżenia temperatury stosuje się uwarstwienie ładunku, kaskady, akumulatory ciepła.

66bea9bb30d23d7fdd6e572475565861.gif
Z przeprowadzonych wieloletnich pomiarów wynika, że dzienne ilości energii pozyskanej w styczniu mogą przewyższać dzienne wartości miesięcy letnich. Taka sytuacja występuje w dni słoneczne, pod warunkiem możliwości automatycznego odśnieżenia powierzchni kolektora. Do automatycznego odśnieżania nadają się w zasadzie kolektory nie izolowanego próżnią.

Trochę ekonomii

  Doświadczenie, ilość i wielkość instalacji oraz szczegółowa analiza wieloletnich pomiarów, pozwalają zająć stanowisko w kwestii opłacalności.
Kupując tak zwany "zestaw" na przykład "dwa panele i 200 - 250 litrowy zasobnik na wodę dla 4 osób", zmuszamy układ hydrauliczny do pracy w wysokich temperaturach.
Wymiana ciepła czynnik chłodzący - woda odbywa się w zakresie 65-75*C. Mały zbiornik nagrzewa się szybko, a układ się wyłącza i praktycznie przez 2/3 słonecznego dnia nie działa. Wieczorem wody ciepłej brakuje i słońcem nie ma możliwości jej dostarczyć. Zysk energetyczny takiego zestawu nie przekracza 300[kWh/m2rok]. Zestaw taki nie ma ekonomicznego uzasadnienia i mają rację opinie, że "słońce nie grzeje".

  Prawidłowo projektowane układy, to układy z dużymi zbiornikami (400l. dla 4-5 osób), układy z kaskadą zbiorników np. 2x400l., zbiornikiem buforowym 1500/300, prawidłowo dopasowane i wykonane dostarczają 650 [kWh/m2rok], a ich koszt budowy jest relatywnie niższy (elementy stałe) oraz czas zwrotu inwestycji to kilka lat.

b1f052c773bec8f969d62357e74f3232.jpg

  Maksymalne wykorzystanie energii promieniowania słonecznego, uzyskamy utrzymując temperaturę wymiany na optymalnie niskim poziomie. W pierwszej fazie wymiana 50/40 o ile jest możliwa, a następnie akumulowanie energii przy temperaturze 25-30*C. Układy takie pozyskują prawie całą dostępną energię rzędu 80% H to jest 800[kWh/m2rok].

 Nie wszystko co pozornie tanie jest opłacalne.

 

http://www.sonergo.com.pl

 

Źródło: http://www.sonergo.com.pl/strony/zasada.php

Licencja: Creative Commons - użycie niekomercyjne - na tych samych warunkach