Zasada działania kolektorów słonecznych

Urządzenia umożliwiające konwersję energii promieniowania świetlnego w ciepło stają się coraz bardziej popularne na rynku europejskim i polskim. Kolektory słoneczne, bo o nich mowa, są zasadniczym elementem słonecznej instalacji grzewczej. Istnieją różne typy kolektorów słonecznych w zależności od przyjętych kryteriów podziału.

Sposób odbioru energii słonecznej

Według sposobu odbioru energii słonecznej kolektory możemy podzielić na absorbujące i skupiające. Gdy fale promieniowania dotrą do kolektora adsorbującego, zostają bezpośrednio pochłonięte. Niewielkie natężenie promieniowania słonecznego sprawia, że temperatura, jaką osiągają, wynosi więcej niż 100°C. W przypadku drugiej grupy kolektorów zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną odbywa się przy udziale zwierciadła hiperbolicznego o dużej powierzchni. W punkcie skupienia wysokość temperatury może wynosić nawet do 3000°C. Pozyskanie tak wysokiej temperatury umożliwia wytworzenie

wysokoparametrowej pary wodnej, która zasili turbiny generatorów prądu.

Na rynku można również spotkać kolektory skupiająco-absorbujące. Dzięki zamontowanemu na zwierciadle absorberowi w kształcie rury dają one możliwość pochłaniania zarówno promieniowania bezpośredniego, jak i odbitego.

Wysokość temperatury czynnika grzewczego

Biorąc pod uwagę wysokość temperatury czynnika podlegającego ogrzaniu, wyróżniamy wysoko- i niskotemperaturowe kolektory słoneczne. Kolektory niskotemperaturowe, zazwyczaj należące do absorbujących, wykorzystywane są do wspomagania centralnego ogrzewania lub wody przeznaczonej do procesów technologicznych. Ponadto mają one również zastosowanie w podgrzewaniu wody basenowej bądź użytkowej. Wysokotemperaturowe kolektory zaś należą na ogół do grupy kolektorów skupiających.

Nośnik ciepła

Kolektory słoneczne posiadają różne nośniki ciepła. Mogą nimi być ciecze lub powietrze. W przypadku kolektorów powietrznych pochłonięta energia jest przekazywana z absorbera do przepływającego strumienia powietrza znajdującego się w odpowiednio ukształtowanym kanale. Za wymuszenie przepływu odpowiedzialny jest wentylator. Ten typ kolektorów może mieć zastosowanie między innymi do suszenia drewna oraz płodów rolniczych. Posiadają one wiele zalet, lecz w porównaniu z kolektorami cieczowymi wykazują znacznie mniejszą sprawność. Ponadto rozwiązania wykorzystujące ciecze posiadają uniwersalne zastosowanie oraz prostą budowę.

Wyróżniamy takie rodzaje kolektorów cieczowych jak:

  • kolektory magazynujące,
  • kolektory płaskie,
  • kolektory płaskie próżniowe,
  • rurowe kolektory z dewarowską izolacją próżniową,
  • rurowe kolektory próżniowe (rura cieplna),
  • rurowe kolektory próżniowe (przepływowe).

Efektywność kolektorów

Za najbardziej efektywny sposób konwersji energii promieniowania słonecznego uważa się ogrzewanie wody użytkowej. W krajach takich jak Cypr, gdzie występuje duże nasłonecznienie, około 90% domów jest wyposażonych w urządzenia do samodzielnego podgrzewania wody użytkowej. Lecz zainteresowanie powyższymi rozwiązaniami można zauważyć również w krajach o mniej sprzyjających warunkach klimatycznych. Oczywiście wymagają one wspomagania konwencjonalnymi źródłami ciepła chroniącymi np. przed zamarzaniem. Nie da się ukryć, że wartość energii napromieniowanej jest uwarunkowana porą roku oraz bieżącymi warunkami atmosferycznymi. Dlatego też zasilanie zimą może przybierać niskie wartości, natomiast latem może osiągać wydajność równą 100%. Przyjmuje się, że inwestycja w postaci montażu kolektora zwraca się po upływie 15 lat, biorąc pod uwagę dobowe zużycie wody nie mniejsze niż 280 dm³. Oczywiście im mniejsze zużycie wody, tym czas się wydłuży – przy 200 dm³ na dobę wynosi 25 lat. Stąd też wniosek, że o opłacalności inwestycji w polskich warunkach można mówić w perspektywie długoterminowej, którą mogą skrócić niskie koszty inwestycyjne wynikające z zakupu sprzętu produkcji polskiej.

Jeżeli chodzi o wybór odpowiedniego kolektora, należy sugerować się tym, żeby powierzchnia kolektora wynosiła 1–1,5 m², pojemność zasobnika wodnego zawierała się w 80, a nawet 100 dm³/osobę, natomiast powierzchnia wymiany ciepła w zasobniku c.w.u. przypadająca na 1 m² kolektora oscylowała od 0,2 do 0,3 m².

Komentarze

  • andrzej

    kolektory prozniowe zwracaja sie po 8latach