Kolektory Słoneczne
Zasada Działania Kolektorów
Zasada Działania Kolektorów
Systemy solarne można podzielić na następujące grupy:
-
aktywne (z wymuszonym obiegiem grawitacyjnym-całoroczne instalacje), do instalacji dostarcza się dodatkową energię z zewnątrz, zwykle do napędu pompy lub wentylatora przetłaczających czynnik roboczy (najczęściej wodę lub powietrze) przez kolektor słoneczny. Funkcjonowanie kolektora słonecznego jest związane z podgrzewaniem przepływającego przez absorber czynnika roboczego, który przenosi i oddaje ciepło w części odbiorczej instalacji grzewczej,
-
pasywne (grawitacyjne-instalacje letniskowe), do swego działania nie potrzebują dodatkowej energii z zewnątrz. W tych systemach konwersja energii promieniowania słonecznego w ciepło zachodzi w sposób naturalny w istniejących lub specjalnie zaprojektowanych elementach struktury budynków pełniących rolę absorberów.
Granice podziału między wyżej wymienionymi sposobami wykorzystania konwersji termicznej są dość płynne. Z jednej strony w systemach pasywnych dopuszcza się stosowanie pewnych elementów regulujących przepływ energii uzyskanej z promieniowania słonecznego. W przypadku, gdy zastosowane są w tym celu urządzenia mechaniczne można mówić o systemach semiaktywnych. Z drugiej strony często celowo stosuje się uzupełniające się wzajemnie w jednej instalacji grzewczej systemy pasywne i aktywne jednocześnie. Mówi się wtedy o systemach kombinowanych.
W obu przypadkach zamiana energii promieniowania słonecznego odbywa się w specjalnych elementach kolektorów słonecznych zwanych absorberami. Transmisja zaabsorbowanej energii słonecznej do odbiorników odbywa się w specjalnych instalacjach.
Kompletne całoroczne instalacje słoneczne na potrzeby c.w.u. i c.o. składają się z trzech zasadniczych elementów bez których nie było by możliwe magazynowanie energii:
1. KOLEKTOR SŁONECZNY
Podstawowy element instalacji słonecznej. Jego zadaniem jest przekształcenie energii słonecznej w energię cieplną poprzez specjalną płytę absorpcyjną. Najczęściej stosuje się 3 rodzaje kolektorów.
Kolektor Płaski
Zasada działania płaskich kolektorów słonecznych polega na absorbowaniu promieni słonecznych poprzez powłokę wykonaną z blachy miedzianej zwaną absorberem, do której spodniej części przylutowane są miedziane kanały przepływowe dla płynu grzewczego. Poprzez spiralny wymiennik w zbiorniku, płyn grzewczy oddaje ciepło do zbiornika ciepłej wody. Absorber zbudowany jest z blachy miedzianej pokrytej warstwą absorbującą i to od niego zależy głównie trwałość i wysoka sprawność kolektora przez wieloletni okres jego użytkowania. Najpopularniejszą warstwą absorbującą stosowaną przez producentów kolektorów jest czarny chrom oraz tytan.
W zależności od użytych materiałów współczynnik pochłaniania energii słonecznej może osiągnąć wartość do 85-95%.
Kolektor Próżniowy
Kolektory próżniowe to najnowszy, wysoko zaawansowany produkt techniki solarnej. Wykorzystują one specjalne, podwójne rury szklane, między którymi znajduje się próżnia. Kolektory próżniowe są do 30% sprawniejsze od kolektorów płaskich, szczególnie w okresach wiosennym oraz jesienno-zimowym.

Wysoka sprawność kolektorów próżniowych wynika ze zdolności kolektora próżniowego do absorbowania promieniowania rozproszonego i drastycznie ograniczonych strat ciepła dzięki próżni istniejącej między dwoma rurami szklanymi kolektora.
Powłoka absorbująca w kolektorach rurowych ma najczęściej postać wąskiego paska z przylutowaną od spodu rurką miedzianą, biegnącego wewnątrz rury. Niektórzy producenci stosują również powlekanie wewnętrznej powierzchni rury w powłokę absorbującą.

Ogrzewanie płynu w rurach próżniowych może działać na dwa sposoby
w zależności od typu kolektora:
-
podobnie jak w kolektorach płaskich poprzez kanały przepływowe
z czynnikiem grzewczym, które mają postać litery U w rurze próżniowej (ogrzewanie płynu następuje przy jego przepływie przez kanał), -
poprzez zamkniętą pojedynczą rurę nazywaną także "rurką ciepła"
i działającą na zasadzie kondensatora. Rury próżniowe są mocowane szeregowo w izolowanej szynie zbiorczej, w której biegną rurki miedziane zbiorcze.

Poprzez kondensator ciepło oddawane jest do kanału głównego w szynie zbiorczej kolektora zaś para w kondensatorze schładza się, zamienia w ciecz i spływa na dół do ponownego nagrzania.
Kolektory próżniowe z rurkami ciepła są bardziej efektywnym systemem od systemu przepływowego.
1. AUTOMATYKA, UKŁAD BEZPIECZEŃSTWA-ten element instalacji w skład którego wchodzą zawory, naczynie przeponowe, pompka cyrkulacyjna, regulator mikroprocesorowy ma zapewnić odpowiedni kierunek przepływu medium oraz ciepła w systemie. Ponadto przy instalacjach całorocznych automatyka jest wyposażona system pogodowy co zapewnia optymalne wykorzystanie energii w zależności od warunków biometeorologicznych. Przy odpowiednio dobranym układzie automatyka pogodowa może w miarę potrzeb załączać lub wyłączać odpowiednie źródła ciepła.
3. ZBIORNIK- inaczej akumulator ciepła. To tutaj właśnie poprzez specjalne wymienniki spiralne odbywa się wymiana ciepła z medium cieplnego (glikol) na korzyść wody.
Zasobnik musi być indywidualnie dobierany w zależności od wielkości instalacji i jej przeznaczenia. Bardzo ekonomicznym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. sprzęgła cieplnego umożliwiającego połączenie paru układów grzewczych (np. kolektory słoneczne z kotłem olejowym i kominkiem) w jeden w pełni zautomatyzowany układ gwarantujący duże oszczędności tradycyjnych nośników energii!
Bardzo ważne jest, aby zasobnik-akumulator był dobrze ocieplony co zapobiegnie stratom ciepła i podniesie wydajność całej instalacji.