Kolektor – dane ogólne

Kolektor słoneczny – urządzenie do przekształcenia energii promieniowania słonecznego na ciepło. Energia słoneczna docierająca do kolektora zamieniana jest na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz (glikol, woda) lub gaz (np. powietrze).

prom_slon

Kolektor słoneczny powinien wyróżniać się następującymi cechami:

  • Budowa i wykonanie kolektora powinny być zgodne z wymaganiami normy EN-PN-12975-1.
  • Szyba osłonowa powinna posiadać możliwie największą zdolność przepuszczalności dla szerokiego widma promieniowania słonecznego.
  • Pokrycie na powierzchni absorbera powinno posiadać możliwie największa zdolność pochłaniania (absorpcji) promieni słonecznych.
  • Pokrycie na powierzchni absorbera powinno zapewniać możliwie najmniejsza emisje ciepła z gorącego absorbera.
  • Obudowa absorbera (izolacja cieplna) powinna w maksymalnym stopniu zmniejszać straty przez konwekcje ciepła z gorącego absorbera.

Podział kolektorów:

  • cieczowe:

kol1

płaskie

kol2

próżniowe

  • powietrzne

kol_pow

Schemat budowy kolektora płaskiego

kol_plas

1. Szyby kolektora – są przeważnie wykonane ze szkła hartowanego, wytrzymałego na naciski, w tym uderzenia gradu, szyby te powinny być łatwo zmywalne.

2. Absorber – płyta miedziana lub aluminiowa pokrytej warstwą pochłaniającą promieniowanie słoneczne. Stosowane są dwa rodzaje pokryć selektywnych – czarny chrom oraz wysokoselektywna warstwa tlenków tytanu TiNOX (warstwę eta plus, będącą związkami tlenku tytanu i krzemu). Oba pokrycia charakteryzują się wysoką sprawnością pochłaniania promieni słonecznych (ok. 95%) oraz niską emisyjnością. Emisyjność należy rozumieć w ten sposób, że przy nagrzaniu absorbera do temperatury pracy do wysokości np. 70oC, część pochłoniętej energii słonecznej jest z powrotem wypromieniowana.

3. Orurowanie – znajduje się pod płytą absorbera; wykonane z rur miedzianych, w których przepływa niezamarzający płyn. Jego zadaniem jest odebranie ciepła z powierzchni absorbera i przekazanie go do wody użytkowej w podgrzewaczu.

4. Izolacja i obudowa kolektora – aby ograniczyć straty ciepła z kolektora, absorber umieszczony jest w obudowie wykonanej z blachy aluminiowej, wewnątrz której znajduje się izolacja termiczna. Izolacja ta wykonana jest ze specjalnej wełny mineralnej.

Kolektory próżniowe możemy podzielić ze względu na:
1. Budowę próżniowej rury:
– rury termosowe o podwójnej ściance szkła gdzie absorber napylany jest na zewnętrzną ściankę wewnętrznej rury.rura_ter
– rury o pojedynczej ściance gdzie płaski absorber umieszczony jest wewnątrz próżniowej rury.
2. Sposób wymiany ciepła:
– o przepływie bezpośrednim gdzie wymiana ciepła jest jednofazowa analogicznie jak w kolektorze płaskim
– heat pipe (ciepłowód, gorąca rurka) gdzie wymiana ciepła jest dwufazowa

Stagnacja w kolektorach słonecznych

Zjawisko stagnacji w kolektorach słonecznych powstaje wówczas, gdy z kolektorów nie jest odbierane ciepło, a jednocześnie duże promieniowanie słoneczne pada na powierzchnię kolektora. Zjawisko to ma

  • niepożądane skutki jakimi są:
  • otwarcie się zaworu bezpieczeństwa,
  • zniszczenie m.in. naczynia wzbiorczego, pompy, zaworów,
  • szybsza wymiana cieczy solarnej.

Sprzyjają temu m.in.:

  • nieobecność użytkowników ( urlopy, wakacje, ferie),
  • przewymiarowanie instalacji w stosunku do zapotrzebowania,
  • zbyt mały zasobnik c.w.u.