DOBÓR KOLEKTORÓW

 

Ważny parametr podawany przez producentów to przewidywana ilość pozyskiwanej energii. Najprościej mówiąc – jest to wydajność energetyczna kolektora określająca ile kWh energii można uzyskać z urządzenia w ciągu roku. Jeżeli zależy nam by tylko ogrzewać ciepłą wodę w okresie od marca do października bardziej sprawny przy tej samej pogodzie będzie kolektor płaski, jeżeli jednak prócz funkcji ogrzewania wody chcemy jednocześnie zimą wspomóc ogrzewanie domu to kolektor próżniowy.

Wykonując instalację w której kolektor współpracuje z innym źródłem ciepła np. z kotłem gazowym,elektryczny, olejowym można znacznie zmniejszyć koszty ogrzewania.

Najważniejszą cechą charakteryzującą kolektor słoneczny jest sprawność decydująca o jego mocy w danych warunkach pracy, a co za tym idzie, ilości energii, jaką możemy za jego pośrednictwem uzyskać. Podstawowe parametry wyznaczające sprawność kolektora to:

• sprawność optyczna - jest to najwyższa sprawność danego kolektora wynikająca z jego konstrukcji określana współczynnikiem n₀
• współczynniki strat a1 i a2 - pozwalające obliczyć, jak ze wzrostem temperatury kolektora w stosunku do temperatury otoczenia rosną straty, a maleje jego sprawność.

W celu ujednolicenia obliczeń i umożliwienia porównywania różnych kolektorów przyjęto, że sprawność optyczna i współczynniki strat wyznaczane są w stosunku do powierzchni apertury kolektora. Powierzchnia ta jest wyznaczana w ściśle określony sposób zarówno dla kolektorów płaskich jak i próżniowych. O mocy kolektora słonecznego w danej chwili decyduje wartość natężenia promieniowania słonecznego, temperatura otoczenia oraz temperatura jego pracy.

Wraz ze wzrostem temperatury pracy kolektora (Tm) i obniżaniem temperatury otoczenia (Ta) zwiększa się ilość energii traconej przez kolektor. Również zmniejszające się promieniowanie słoneczne powoduje, że przy zadanej stałej różnicy temperatur Tm-Ta (stałych stratach) spada moc kolektora.

Dla informacji podajemy, że moc możliwą do uzyskania z danej powierzchni kolektorów możemy obliczyć przy pomocy następującego wzoru:

 

P=S*(n₀*G-a₁*(T_m-T_a)-a₂*(T_m-T_a)2

Gdzie:
S - łączna powierzchnia apertury zestawu kolektorów [m2]
G - zadana wartość natężenia promieniowania słonecznego [W/m2]

Dla przybliżenia:
G = 1000W/m2 - niebo całkowicie bezchmurne, maksymalna wartość osiągana na terenie Polski
G = 700W/m2 - warunki przeciętnie słonecznej pogody z zamgleniami i lekkim zachmurzeniem
G = 400W/m2 - promieniowanie przy zachmurzonym niebie

 

 

---

 

ILOŚĆ KOLEKTORÓW

 

Aby prawidłowo dobrać liczbę kolektorów i wielkość zasobnika c.w.u. należy przyjąć, że jedna osoba to jeden panel kolektora. Średnio dorosła osoba zużywa ok. 50-100 l wody dziennie, a jeden kolektor może podgrzać ok. 125 l wody.

• 1-2 osób -> 1 lub 2 kolektory -> wielkość zbiornika 100-200 l.
• 3-4 osób -> 2, 3 lub 4 kolektory -> wielkość zbiornika 250-300 l.
• 5-6 osób -> 4 lub 5 kolektorów -> wielkość zbiornika 300-500 l.

Przykład:

Dla 4 osobowej rodziny zużywającej około 250 l ciepłej wody dziennie, potrzebne będą  2 - 4 kolektory w zależności czy są to dzieci czy dorośli. Jeżeli rodzina latem chce zaoszczędzić i nie palić w piecu c.o., nie włączać bojlera na prąd tylko korzystać z ciepła słońca- oczywiście w słoneczne dni, zaleca się  instalację kolektorów płaskich. Jeżeli klient zimą chce lekko wspomóc ogrzewanie ale niskotemperaturowe (a obecnie dom ogrzewa np. olejem, prądem czy gazem -  to każdy stopień temperatury ma tutaj swoją oszczędności)  zaleca się kolektory próżniowe.i  zbiornik c.w.u. o pojemności ok. 300 l.

 

 

---

 

KOLEKTORY PRÓŻNIOWE (CPC)

 

Próżniowe kolektory słoneczne są efektownym i nowoczesnym źródłem ciepła. Dają możliwość przygotowania ciepłej wody użytkowej, wspomagania centralnego ogrzewania w domach jedno i wielorodzinnych, hotelach i innych punktach użyteczności publicznej jak i również do podgrzewania wody basenowej. Ich dużą zaletą jest to, że można dzięki nim wspomóc w okresie jesienno-zimowym ogrzewanie domu.

Wysoka całoroczna sprawność i wydajność energetyczna stawia, że kolektory próżniowe są w czołówce wybieranych przy realizacji inwestycji solarnych w Polsce i za granicą. Kolektor próżniowy z wykorzystaniem rur próżniowych produkowanych dla czołowych firm europejskich umożliwiają efektywne wykorzystanie energii słonecznej w ciągu całego roku oraz uzyskanie oszczędności do 80% kosztów podgrzania CWU oraz obniżenie do 50% kosztów CO.

Budowa kolektora próżniowego oparta jest na rurach próżniowych, które składają się z dwuściennych hartowanych rur szklanych z zawartą pomiędzy ściankami próżnią. Próżnia gwarantuje najlepszą izolacyjność w każdych warunkach pogodowych. Powoduje to brak strat ciepła. Istotną właściwością jest szczelność szkła, którym "oblana jest próżnia". W rurach nie występują żadne połączenia, mogące spowodować zanik próżni dzięki czemu ich żywotność jest tak długa. Wewnętrzna ścianka pokryta jest powłoką absorpcyjną o bardzo wysokiej absorpcji oraz znikomej emisji promieniowania słonecznego.

Wykorzystany absorber umożliwia pochłanianie promieniowania. Czynnik roboczy (płyn solarny) przepływa w rurkach miedzianych umiejscowionych w szklanych rurach próżniowych. Oznacza to że nie stosuje się żadnego rodzaju wymiennika cieplnego (parownika) tak podatnego na straty ciepła.

Zaletą kolektorów CPC jest umieszczenie rur szklanych nad wysoko refleksyjnym zwierciadłem parabolicznym CPC (Compound Parabolic Concentrator), które umożliwia maksymalne wykorzystanie energii słonecznej; geometria zwierciadła zapewnia absorpcję promieni słonecznych padających pod niekorzystnym kątem, jak również gwarantuje wykorzystanie całej powierzchni absorbera do "zbierania" promieniowania słonecznego.

Zalety kolektorów CPC:

• wysoka całoroczna sprawność i wydajność energetyczna.
• zastosowanie próżni zalanej szkłem.
• geometria i zastosowanie zwierciadła parabolicznego pozwala na maksymalne wykorzystanie energi promieniowania słonecznego.
• zastosowanie materiałów odpornych na korozję
• korzystna cena

 

 

---

 

KOLEKTORY PŁASKIE

 

Kolektory płaskie przeznaczone do efektywnego podgrzewania wody użytkowej i basenów. Główne ich zadanie to podgrzewanie wody w okresie od marca/kwietnia do października przy wykorzystaniu energii słonecznej.

Kolektory płaskie składają się z obudowy, w której znajduje się pokryta ciemną matową warstwą płyta z miedzi lub aluminium, której zadaniem jest pochłanianie promieni słonecznych – absorber. Od zastosowanej powierzchni absorpcyjnej (pochłaniającej promieniowanie słoneczne), zależy uzysk cieplny kolektora.

Na świecie w latach osiemdziesiątych zdominowały rynek kolektory gdzie blacha aluminiowa bądź miedziana pokryta została warstwą galwaniczną czarnego chromu lub niklu. Od ok. 1995 r. zaczęto stosować wysoko selektywną powłokę absorbera. Stopień emisji (odbicie promieni słonecznych) jest mniejszy od 5%, stopień absorpcji wynosi 95%. Obudowa jest ponadto odpowiednio izolowana cieplnie. Ona to zwana obudową puszką jak i ramki wykonane są z aluminium zapewniającą długą żywotność produktu.

Prawidłową wentylację wnętrza kolektora zapewniają cztery unikalne systemy wywietrzników zrobione w taki sposób aby woda opadowa nie dostała się do wnętrza kolektora. Do płyty mocowane są przewody, przez które przepływa niezamarzający czynnik grzewczy, np. glikol – odbiera on wytwarzane ciepło.

Wierzch kolektora stanowi szyba, zmniejszająca straty ciepła i chroniąca absorber przed wpływem warunków atmosferycznych. Jest ona produkowana ze szkła hartowanego, dzięki czemu odznacza się wysoką odpornością na uderzenia i naciski, które mogą wystąpić w czasie opadów gradu lub śniegu. Istotnym parametrem szyby jest także przepuszczalność promieni słonecznych. Jest to osiągane przez zastosowanie szkła solarnego – 90 procent przepuszczalności lub szkła antyrefleksyjnego – nawet 95 procent.

Zalety kolektorów:

• wysoka sprawność i wydajność energetyczna.
• długa żywotność dzięki zastosowaniu materiałów odpornych na korozję.
• łatwy montaż.
• stosunkowo niska cena.
• szybki zwrot kosztów inwestycyjnych

źródło: www.wattt.pl

 

---

 

GDZIE I JAK MONTOWAĆ KOLEKTORY ?

Kolektory słoneczne można instalować w dowolnej konfiguracji. Mogą być instalowane zarówno na ścianie, dachu jak i na ziemi na konstrukcji wolno stojącej.

Solary powinny być zwrócone stroną szklaną na południe. Przy montażu najważniejsze jest ustawienie kolektora pod odpowiednim kątem, by zapewnić maksymalne pochłanianie energii z promieni słonecznych, co najmniej 5- 6 godzin w ciągu dnia. W Polsce powinny być ustawione pod kątem od 30 do 60 stopni. Kąt 43 stopni uznaje się za idealny przy wykorzystywaniu kolektora słonecznego od lutego do listopada.

Kolektory skutecznie działają, gdy chmury nie ograniczają dostępu promieni słonecznych do ziemi. Liczba dni pochmurnych (średnie zachmurzenie sięga 80%) waha się od 120 na nizinach środkowej Polski, do 160 w górach i na pojezierzach, czyli około 2/3 roku solary mogą skutecznie funkcjonować.

Jeżeli kolektory słoneczne mają być używane tylko w miesiącach letnich (np. do ogrzewania wody w basenie lub w domku letniskowym), należy je zainstalować pod kątem 30 stopni.

Kolektory słoneczne powinno się montować w miejscu, które wolne jest od drzew czy krzaków. Najczęściej są instalowane na dachach budynków, lub bezpośrednio na ziemi na specjalnie przygotowanej konstrukcji wolno stojącej. Zazwyczaj kolektory montuje się przy pomocy haków przytwierdzanych do krokwi. W takim wypadku kolektory zamontowane są tuż nad powierzchnią pokrycia dachowego.

Należy pamiętać, że ze względu na ciężar urządzenia (ok. 30-40 kg/m²) konstrukcja dachu musi mieć odpowiednią wytrzymałość. Aby w razie awarii można było do niego swobodnie dotrzeć.

Standardowa konstrukcja spodnia przeznaczona jest do montażu na dachu o nachyleniu od 30 do 60 stopni. Jeżeli kąt nachylenia dachu jest inny, stosuje się konstrukcję korygującą. Przy montażu kolektorów na ziemi, stosuje się odpowiednią konstrukcję oraz obciążniki, które zabezpieczą system przed działaniem silnych wiatrów.

Kolektory zamontowane są pod takim kątem, że czyści je deszcz i nie ma konieczności ich mycia. Jeśli kolektory zamontowane są na ziemi w miejscu, gdzie bardzo się kurzy, można w okresach, gdy nie ma deszczu przemyć ich powierzchnię raz na kilka dni, ale należy to robić wczesnym rankiem lub późnym wieczorem, gdy kolektory są chłodne. Nie należy myć nagrzanych kolektorów.