3.1 instalacje solarne - wprowadzenie.pdf
TRANSCRIPT
![Page 1: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/1.jpg)
Instalacje solarne
Wprowadzenie
![Page 2: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/8.jpg)
Zastosowanie energii słonecznej:
1. Wytwarzanie elektryczności – ogniwa fotowoltaiczne
2. Wytwarzanie ciepła
Hotelach i pensjonatach, ośrodkach wypoczynkowych, polach namiotowych
W basenach i obiektach sportowych wykorzystywanych w lecie
W zakładach przemysłowych zużywających duże ilości ciepłej wody
Zakładach kąpielowych, łaźniach
W domach jednorodzinnych wykorzystujących energie elektryczna do produkcji ciepłej wody
![Page 9: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/9.jpg)
Zysk energii cieplnej z 1 m2 kolektora
słonecznego, w poszczególnych miesiącach
33,7646,01
100,82118,71
145,9160,88 158,62
151,01
117,68
73,49
29,81 23,73
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Styczeń
Lu
ty
Marz
ec
Kwiecieć
Maj
Cze
rw
iec
Lip
iec
Sierpień
Wrzesień
Październik
Lis
top
ad
Grudzień
Zysk
En
ergii
[k
W]
![Page 10: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/10.jpg)
Nasłonecznienie
I usłonecznienie
![Page 11: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/11.jpg)
Dostępność energii promieniowania słonecznego
![Page 12: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/12.jpg)
Usłonecznienie w Europie
![Page 13: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/13.jpg)
Czas nasłonecznienia
w lecie 16 godz/dzień
w zimie do 8 godz/dzień
maksymalnie 1600 godz/rok
365 dni x 12 godz. = 4380 godz/rok
80% całkowitej sumy nasłonecznienia
przypada na 6 miesięcy sezonu
wiosenno-letniego
13
![Page 14: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/14.jpg)
Instalacja solarna
![Page 15: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/18.jpg)
Promieniowanie słoneczne jest to strumień energii, wysyłany przez słońce. Do
zewnętrznych warstw atmosfery ziemskiej dociera moc 1,36 kW/m2 (tzw. stała
słoneczna). Promieniowanie słoneczne całkowite, docierające do powierzchni Ziemi jest
wypadkową promieniowania bezpośredniego i rozproszonego. W naszej strefie
klimatycznej suma promieniowania bezpośredniego i rozproszonego wynosi ok. 1,0
kW/m2. Kolektor słoneczny może przekształcić w ciepło użytkowe do 75%
promieniowania słonecznego całkowitego.
![Page 19: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/19.jpg)
Kolektory słoneczne umożliwiają nam pozyskanie
darmowej energii słonecznej i wykorzystanie jej do
podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W naszych
warunkach klimatycznych budowanie systemów
solarnych wspomagających pracę centralnego
ogrzewania nie jest jeszcze uzasadnione ekonomicznie.
![Page 20: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/20.jpg)
Wykres zapotrzebowania ciepła na potrzeby c.o.(krzywa a) w stosunku do dostępnej energii
promieniowania słonecznego (krzywa b) w ciągu roku
![Page 21: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/21.jpg)
Wykres zapotrzebowania ciepła na potrzeby c.w.u.(krzywa a) w stosunku do dostępnej energii
promieniowania słonecznego (krzywa b) w ciągu roku
![Page 22: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/22.jpg)
Kolektory można podzielić na:
płaskie
- gazowe
- cieczowe
- dwufazowe
rurowe (nazywane też próżniowymi, w których
rolę izolacji spełniają próżniowe rury)
skupiające (prawie zawsze cieczowe)
specjalne (np. okno termiczne, izolacja
transparentna)
![Page 23: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/23.jpg)
Budowa kolektorów płaskich
![Page 24: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/24.jpg)
Szyba solarna - najlepiej wykonana ze szkła o niskiej zawartości tlenków żelaza. Raczej
nie stosuje się pokryw z tworzyw sztucznych, gdyż niszczeją stosunkowo szybko pod
wpływem wysokich temperatur, promieniowania UV oraz mogą na nich powstawać
zarysowania, które obniżą przepuszczalność promieni słonecznych. Zastosowanie
pryzmatycznej szyby szklanej może znacznie polepszyć wydajność kolektorów.
Absorber - główny element kolektora słonecznego. Powinien być wykonany z metalu
dobrze przewodzącego ciepło; najczęściej jest to miedź (najlepiej) albo aluminium.
Metal ten jest pokryty substancjami, tworzącymi jego powłokę. W zależności od
rodzaju kolektora, może być to powłoka nieselektywna (bardzo dobrze absorbuje
ciepło, ale także dużo go emitują) lub selektywna (również bardzo dobrze absorbuje
ciepło, a jednocześnie ogranicza emisję). Powłoki nieselektywne wykonuje się z
czarnych lakierów, a selektywne w wyniku galwanicznego nałożenia czarnego chromu.
Oczywiście powłoki selektywne są znacznie lepsze.
Rurki przylutowane do płyty absorbera, przez które przepływa ciecz robocza –
czynnikiem grzewczym jest płyn solarny produkowany na bazie glikolu propylenowego.
Szczelna obudowa - najczęściej aluminiowa
Izolacja termiczna - Jako izolator stosuje się najczęściej wełnę mineralną lub poliuretan
![Page 25: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/25.jpg)
Kolektor
płaski
![Page 26: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/26.jpg)
Budowa płaskiego kolektora słonecznego: V - wylot ogrzanego czynnika grzewczego, R -
wlot czynnika grzewczego, M - miejsce pomiaru temperatury, 1 - szyba ochronna, 2 -
absorber, 3 - rurki miedziane, 4 - izolacja, 5 - tylna ściana obudowy, 6 - rama montażowa z
włókien szklanych, 7 - narożnik wzmacniający, 8 - osłona kolektora zbiorczego
Kolektory płaskie zbudowane są w formie płyty metalowej (miedzianej) pokrytej powłoką
selektywną, która absorbuje promieniowanie słoneczne. Ciepło odbierane jest przez ciecz
solarną, która płynie w systemie rurek miedzianych stykających się z płytą odbierającą
ciepło.
![Page 27: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/31.jpg)
1. rama aluminiowa 2. szkło hartowane 3.panele aluminiowe z warstwą wysoko selektywną 4. wężownica miedziana 5. kolektor miedziany 6. uszczelka silikonowa 7. izolacja termiczna 8. korpus z blachy aluminiowej
![Page 32: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/32.jpg)
Kolektory słoneczne płaskie są przeważnie
wyposażane w przykrycie ze szkła solarnego lub też
antyrefleksyjnego. Szczególnie szkło antyrefleksyjne
zapewnia wysoką przepuszczalność promieniowania
słonecznego w granicach nawet 95% (szkło solarne ok.
90%, a szkło zwykłe – 70-80%). Oczywiście szkło
stosowane w kolektorach powinno być odporne i na stałe
naciski (śnieg), i na uderzenia (grad), toteż jest ono
hartowane. Wytrzymałość szyby podlega badaniom
jakościowym, jakie przechodzą kolektory słoneczne
chcące spełnić rygorystyczne wymagania normy
europejskiej i polskiej zarazem PN-EN 12975.
![Page 33: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/33.jpg)
Wentylacja kolektora: Jednym z „mankamentów”
kolektorów płaskich jest obecność powietrza wewnątrz, które
odbiera ciepło z absorbera i oddaje je następnie do otoczenia. Taka
mikrowentylacja obudowy kolektora słonecznego jest
koniecznością, aby zapewnić jego „oddychanie”. Konieczność ta
wynika z materiałów izolacyjnych takich, jak np. wełna mineralna.
![Page 34: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/34.jpg)
Absorber:
„Sercem” kolektora słonecznego jest absorber a w
szczególności powierzchnia absorpcyjna – pochłaniająca
promieniowanie słoneczne. Dawniej blachy absorberów
pokrywane były warstwą galwaniczną czarnego chromu lub
niklu. Obecnie stosowane nowoczesne powłoki pozwalają
zwiększyć wydajność kolektorów słonecznych.
![Page 35: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/35.jpg)
Absorber: Decydujące znaczenie w zapewnieniu
kolektorowi słonecznemu wysokiej i niezmiennej
sprawności pracy podczas wieloletniej eksploatacji,
odgrywa absorber. Dotyczy to przede wszystkim jego
matowego pokrycia, które narażone jest na niską ujemną i
wysoką temperaturę pracy (nawet do 300°C). Zjawisko
tzw. starzenia się warstwy absorpcyjnej polega na tym,
że z czasem tracone mogą być zdolności do pochłaniania
promieniowania słonecznego. W przypadku złej jakości
warstwy wystarczy nawet okres kilku lat pracy, po których
znacznie obniżyć może się sprawność kolektora.
![Page 36: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/41.jpg)
Absorber kolektora słonecznego, który zbudowany jest z
kawałków blachy ma mniejszą sprawność pochłaniania
energii ponieważ przez szczeliny pomiędzy tymi
paskami następują straty energii co ilustruje poniższy
przykład.
![Page 42: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/42.jpg)
Dwa rodzaje płaskich kolektorów
słonecznych: meandrowe i harfowe
![Page 43: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/45.jpg)
![Page 46: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/46.jpg)
Zalety płaskiego kolektora słonecznego:
ogólnodostępna energia słoneczna,
nieszkodliwy dla środowiska naturalnego,
estetyczny "futurystyczny" wygląd,
ciepła woda bez rachunków i opłat,
możliwość uzyskania wysokiej temperatury wody w stosunkowo krótkim
czasie,
możliwość wspomożenia instalacji centralnego ogrzewania oraz innych
instalacji grzewczych z pompami ciepła,
długi czas eksploatacji dzięki zastosowaniu materiałów odpornych na korozję,
minimalne zużycie prądu przez układ regulacyjno-zabezpieczający,
automatyczna regulacja bez ingerencji człowieka,
system pracy - "konwekcyjny", bez udziału pomp wymuszających obieg,
instalacja bezciśnieniowa,
zwiększenie sprawności poprzez ewentualne zastosowanie obrotowej
konstrukcji kolektora,
realnie szybki zwrot kosztów inwestycji instalacji solarnej (3-8 lat)
![Page 47: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/47.jpg)
Wady płaskiego kolektora słonecznego:
możliwość najefektywniejszego wykorzystania w miesiącach
kwiecień-wrzesień,
niższa temperatura wody w miesiącach październik-marzec
oraz podczas dni pochmurnych,
stosunkowo wysokie wciąż jeszcze koszty systemów solarnych
w przypadku zestawu obsługującego dom jednorodzinny, w
którym zamieszkują 4 osoby (w zależności od producenta,
ilości kolektorów oraz innych zastosowanych urządzeń od 6-18
tyś. złotych)
![Page 48: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/48.jpg)
Kolektory próżniowe Kolektory próżniowe możemy podzielić ze względu na dwa
kryteria.
budowę próżniowej rury:
- rury termosowe o podwójnej ściance szkła gdzie absorber
napylany jest na zewnętrzną ściankę wewnętrznej rury.
- rury o pojedynczej ściance gdzie płaski absorber umieszczony
jest wewnątrz próżniowej rury.
ze względu na 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.
![Page 49: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/49.jpg)
Kolektor
próżniowy
W rurkach ciepła znajduje się
łatwoodparowywująca ciecz
(temperatura wrzenia 30 °C), która w
przy ogrzewaniu rur przez słońce
zaczyna parować i para konwekcyjnie
przechodzi do końcówki rury
(kondensatora), umiejscowionej w
kanale zbiorczym będącym
wymiennikiem ciepła.
![Page 50: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/50.jpg)
Kolektory próżniowe Ogrzewanie płynu w rurach próżniowych może
działać na dwa sposoby w zależności od typu
kolektora:
I. 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).
![Page 51: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/51.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
Pierwszy sposób ogrzewania płynu w rurach próżniowych
![Page 52: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/52.jpg)
![Page 53: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/54.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
Kolektor
próżniowy
rury termosowe
o przepływie
bezpośrednim
![Page 55: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/55.jpg)
Lustra CPC
- Warto wiedzieć że promienie słoneczne, wbrew rysunkom prezentowanym na wielu stronach
internetowych, nie padają wyłącznie pod kątem prostym na lustro, co powoduje, że promienie
padające pomiędzy rury nie zawsze odbiją się w stronę absorbera,
- lustro umieszczone za rurami próżniowymi stanowi w przypadku usytuowania kolektorów na
otwartej przestrzeni swoisty „żagiel" i zachodzi konieczność stosowania mocniejszej konstrukcji
mocującej w wyniku naporu wiatru,
- lustro w przypadku opadów śniegu może powodować jego zaleganie, co ogranicza wydajność
kolektora,
- podniesienie sprawności kolektora w wyniku zastosowania lustra możliwe jest jedynie w
przypadku: wykorzystania specjalnych materiałów (np. tak zwana solarna blacha aluminiowa
anodowana) zapewniających opóźnione starzenie powierzchni oraz zabezpieczenie przed osiadaniem
zanieczyszczeń, zapewnienia geometrii lustra dostosowanej do trajektorii ruchu słońca, właściwego
mocowania lustra zapewniającego stałe położenie za rurami. Koszt takiego prawidłowo działającego
lustra jest wysoki, co znacznie podniesie cenę naszego kolektora i zastosowanie lustra nie
zrekompensuje tego kosztu.
- w dobrze wykonanym lustrze widać wyłącznie absorber kolektora. Każde „jasne pasemka"
świadczą o nieprawidłowościach.
![Page 56: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/56.jpg)
II. Poprzez zamkniętą pojedynczą rurę
nazywaną także „rurką ciepła” i
działającą na zasadzie kondensatora.
![Page 57: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/57.jpg)
![Page 58: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/58.jpg)
1 - aluminiowa powłoka
2 - rura próżniowa
3 - zamknięcie
4 - rurka cieplna Heat-pipe
![Page 59: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/59.jpg)
![Page 60: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/60.jpg)
![Page 61: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/63.jpg)
1 rurka doprowadzająca zimny czynnik
2 rurka odprowadzająca ogrzany czynnik
3 zewnętrzna część rury próżniowej
4 przestrzeń próżni
5 wewnętrzna część rury próżniowej
6 przestrzeń powrotu ogrzanego czynnika
7 wypełnienie rury próżniowej
Nowoczesne konstrukcje
kolektory próżniowe typu "direct flow"
![Page 64: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/64.jpg)
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.
Wyższa sprawność pozwala na oferowanie kolektorów
próżniowych do podgrzewaczu ciepłej wody użytkowej dla
obiektów o ograniczonej powierzchni dachowej pod kolektory
lub płaskiej powierzchni dachowej o ograniczonej nośności.
Umieszczone na tych obiektach kolektory próżniowe z uwagi na
swoją konstrukcję powodują niższe obciążenia wynikające z
naporu wiatru lub nacisku śniegu.
![Page 65: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/65.jpg)
Rurowe kolektory próżniowe są do 30% sprawniejsze od
kolektorów płaskich w okresach wiosennym i jesiennym oraz
do 60% sprawniejsze w okresie zimowym. Wykazują stały
poziom absorpcji promieniowania w ciągu całego dnia gdyż
powierzchnia absorpcji nie zależy od kąta padania promieni
słonecznych tak jak w kolektorach płaskich.
![Page 66: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/66.jpg)
hybrydowy kolektor słoneczny
![Page 67: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/67.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
hybrydowy kolektor słoneczny
![Page 68: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/68.jpg)
Dzienna ekspozycja na promieniowanie słoneczne
(x-powierzchnia czynna absorpcji)
![Page 69: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/69.jpg)
Różnica w zastosowaniu kolektora rurowego
i próżniowego podczas zimy
![Page 70: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/70.jpg)
Rurka cieplna znajdująca się wewnątrz tuby próżniowej,
działająca na zasadzie pompy ciepła zapewnia pracę kolektora
słonecznego nawet w dni pochmurne, a próżnia chroni przed utratą
pochłoniętego ciepła. W kolektorach, które nie wykorzystują
zasady pompy ciepła i nie mają izolacji próżniowej nastąpić może
w zimne i pochmurne dni efekt poboru ciepła z instalacji wody
użytkowej lub grzewczej.
![Page 71: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/71.jpg)
Różnica w zastosowaniu kolektora płaskiego i
próżniowego w dni pochmurne
![Page 72: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/72.jpg)
Kolektor płaski o powierzchni absorbera 2,60m2 posiada podobną wydajność roczną, co
próżniowy kolektor o powierzchni absorbera 2,20m2.
1 m2 kolektora płaskiego = 0.85 m2 kolektora próżniowego
Kolektor płaski musi mieć o 15% większą powierzchnię absorbera niż kolektor
próżniowy, aby uzyskać podobną wydajność grzewczą.
Porównanie sprawności
kolektora płaskiego i
próżniowego
![Page 73: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/73.jpg)
Zalety kolektorów rurowych próżniowych:
wyższa wydajność w porównaniu do innych systemów, w przekroju
całorocznym
wysokie przychody ciepła już przy niewielkiej powierzchni kolektora
optymalna wydajność także w przypadku nieprzychylnego kąta padania
promieni słonecznych
szczególnie długa żywotność rurki szklanej
wykorzystanie tzw." promieniowania rozproszonego" poprzez zastosowanie
specjalnie profilowanych powierzchni lustrzanych
trwała konstrukcja
![Page 74: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/74.jpg)
Stopień pokrycia potrzeb ciepła w okresie roku dla tej samej instalacji
podgrzewu c.w.u. w budynku jednorodzinnym, przy dwóch
typach kolektora słonecznego
![Page 75: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/75.jpg)
Porównanie: kolektorów płaskich i próżniowych
![Page 76: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/76.jpg)
![Page 77: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/77.jpg)
![Page 78: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/78.jpg)
![Page 79: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/79.jpg)
![Page 80: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/80.jpg)
![Page 81: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/81.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
Kolektory elastyczne
![Page 82: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/82.jpg)
Przykład instalacji z
kolektorami elastycznymi
![Page 83: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/83.jpg)
![Page 84: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/84.jpg)
Próżniowe kolektory słoneczne wyposażane w dodatkowe zwierciadła
(tzw. CPC) mogą zyskiwać dodatkowe promieniowanie słoneczne, pod
warunkiem, że powierzchnie lustrzane będą czyste i nie będą matowieć w czasie
eksploatacji. W warunkach środkowoeuropejskich warunki meteorologiczne nie
są jednak tak korzystne i do zabrudzenia powierzchni dochodzi w szybkim
czasie. Może się okazać, że sprawność kolektorów próżniowych będzie
zdecydowanie niższa niż kolektorów płaskich.
Okazuje się, że w zakresie temperatury, jaka występuje podczas pracy
kolektorów dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej sprawność kolektora
próżniowego o podwójnym przeszkleniu będzie zdecydowanie niższa od
kolektorów i próżniowych, i płaskich z jedną szybą. Nawet dla wyższej
temperatury (wspomaganie ogrzewania), sprawność ta może pozostawać niższa
i jedynie w niewielkim zakresie pracy (w praktyce rzadkie układy
technologiczne, klimatyzacyjne) sprawność kolektora próżniowego „2-
warstwowego” będzie wyższa niż płaskiego dobrej klasy technicznej.
![Page 85: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/85.jpg)
Porównanie sprawności podstawowych typów kolektorów
słonecznych oraz mocy jednostkowych W/m2 (na podstawie
danych producentów konkretnych urządzeń tego typu)
Nasłonecznienie 800 W/m2
Moc jednostkowa
kolektorów słonecznych
W/m2
![Page 86: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/86.jpg)
Nachylenie
kolektora
![Page 87: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/87.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
Ukierunkowanie kolektora
![Page 88: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/88.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
![Page 89: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/89.jpg)
Aby uzyskać najlepsze efekty (wydajność) kolektora należy:
Stroną absorpcyjną powinien być zwrócony na południe
Powinien być pochylony pod kątem 45 (jest to kąt
„średni” – jeśli ma być używany tylko w miesiącach
letnich powinien być nachylony pod kątem 30 a jeśli w
okresie zimowym kat nachylenia powinien wynosić 60)
Powinien być instalowany w miejscach nie zacienionych, a
w takich gdzie jest swobodny dostęp światła słonecznego.
Ważne jest to aby kolektor miał wysoki współczynnik
absorpcji najlepiej powyżej 0,95 oraz niski współczynnik
emisji – najlepiej poniżej 0,1.
![Page 90: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/90.jpg)
Instalacja solarna
![Page 91: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/91.jpg)
![Page 92: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/92.jpg)
![Page 93: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/93.jpg)
![Page 94: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/94.jpg)
![Page 95: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/95.jpg)
Na podstawie szacunków Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej.
![Page 96: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/96.jpg)
Układ kolektorów słonecznych do podgrzewania basenu oraz zasobnika
Po nagrzaniu zasobnika do określonej temperatury elektrozawór tródrożny przekierowuje cieplo
do ogrzewania basenu
![Page 97: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/97.jpg)
Schemat instalacji solarnej gdzie kolektory umieszczone są na dwóch przeciwległych
połaciach / wschodnia - zachodnia /
Elektrozawór trójdrożny przekierowuje glikol w tą połać która osiąga wyższą temperaturę
![Page 98: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/98.jpg)
Schemat instalacji ciepłej wody użytkowej, basenu kąpielowego i wspomagania ogrzewania
dla budynku zasilanego energią z baterii kolektorów słonecznych, kotła c.o. i kominka
![Page 99: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/99.jpg)
Sprawność kolektora zależy gównie od:
- parametrów konstrukcyjnych: materiału z jakiego został wykonany, rodzaju powłoki
absorpcyjnej i izolacji termicznej oraz zastosowanego układu przewodów (harfowy
czy meandrowy),
- parametrów technicznych: współczynnika absorpcji promieniowania krótkofalowego
- najlepiej jeśli sięga on wartości 0,95 i współczynnika emisji, który w zakresie długich
fal powinien być z kolei jak najniższy i wynosić maksymalnie 0,1.
Wydajność kolektora natomiast zależy od:
- poprawności zaprojektowania instalacji solarnej: dobrania średnic przewodów
doprowadzających i odprowadzających czynnik roboczy oraz wielkości zbiornika
akumulacyjnego;
- parametrów eksploatacyjnych całej instalacji: ilości czynnika roboczego,
częstotliwości i intensywności promieniowania słonecznego, prędkości i kierunku
wiatru, temperatury otoczenia oraz zgodności założeń projektowych dotyczących
dziennego zapotrzebowania na c.w.u. z rzeczywistym zużyciem.
Ogólna zależność jest taka, że do im wyższej temperatury chcemy podgrzać wodę, tym
uzyskujemy niższą wydajność zamiany energii promieniowania słonecznego na energię
cieplną. Dlatego zdecydowanie najbardziej efektywne jest zastosowanie kolektorów
słonecznych w systemach niskotemperaturowych np. do podgrzewania wody w
basenach.
![Page 100: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/100.jpg)
Na co należy zwrócić uwagę, przy wyborze kolektora słonecznego:
Powierzchnia czynna absorbera - jest to jeden z najbardziej istotnych
parametrów, decydujący o możliwościach kolektora oraz jego cenie,
Sprawność optyczna - jest to parametr określający współczynnik
konwersji promieniowania słonecznego w energię cieplną,
Jednostka badawcza - badaniem kolektorów słonecznych zajmują się
niezależne jednostki badawcze, wg. norm PN EN 12975-1 oraz PN EN
12975-2,
Pojemność zasobnika na sztukę kolektora - Parametr określający ilość
wody, jaka jest dobierana do jednego kolektora.
Cena za sztukę - Należy zwrócić uwagę na to, że nie wszystkie kolektory
mają jednakową powierzchnię czynną absorbera. Państwo nie kupują
sztuki kolektora, tylko jego pracującą dla Nich powierzchnie.
Cena za kolektory do podgrzania 200 litrów wody - Parametr
porównawczy, dający obraz tego, jakie koszty należy ponieść, aby
podgrzać większą niż standardowo dobieraną do kolektora, ilość wody.
![Page 101: 3.1 Instalacje solarne - Wprowadzenie.pdf](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050901/587601141a28abfd658b4aee/html5/thumbnails/101.jpg)