• 12/05/2022
• Kategorie: Přívod tepla a větrání

Solární kolektor: zařízení a princip činnosti

Skutečnost, že letní toky slunečního světla nám mohou poskytnout hodně volného tepla, často přichází na mysl v létě, v období prudkého tepla a asfaltu a stěn vyhřívaných na slunci. Za jasného letního počasí může na metr čtvereční klesnout z 600 na 800 wattů / h. To je hodně. Pokud znásobíte plochu sluncem osvětleného dvora nebo střechy, můžete pomocí solárního kolektoru sbírat energii srovnatelnou ve velikosti s potřebami pro vytápění domu.

Jmenování solárních kolektorů ↑

Solární termické kolektory umožňují shromažďovat energii a směrovat přijaté teplo správným směrem:

• Poskytování teplé vody pro sprchu, koupelnu a kuchyň;
• Vytápění prostoru malého uzavřeného skleníku nebo zahrady jakéhokoli designu téměř po celý rok;
• Významný doplněk okruhu vytápění domácností v chladném počasí a téměř kompletní zajištění v chladných podzimních dnech.

Kolektor je navržen pro shromažďování sluneční energie v nejvhodnější formě pro použití. Podle zařízení solárního kolektoru lze jejich konstrukce obvykle rozdělit do tří hlavních skupin:

1. Vakuová vířivka nebo byt s nucenou nebo přirozenou cirkulací chladiva. Nejčastěji se jedná o stacionární struktury určené pro sezónní práci.
2. Vzduchové solární kolektory, nejjednodušší a nejlehčí. Nahromaděné teplo je odváděno z ohřátého povrchu kolektoru proudem vzduchu.
3. Ve třetí verzi provedení solárních kolektorů lze přijaté teplo použít k přeměně na elektřinu, od termo-chladicích jednotek až po komplexní stroje s paroelektrickými zařízeními.

Druhá skupina produktů málokdy najde poptávku mezi obyvatelstvem kvůli vysokým nákladům a složitosti služeb..

Jak funguje solární kolektor s plným tokem ↑

Nejjednodušší verze plochého provedení solárního kolektoru je verze s plným tokem s dvouvrstvým chladičem. Samotné zařízení je z principu provozu podobné verzi chalupy pro letní chatu, jejímž základem je barel zpracovaný na vnějším povrchu živičným tmelem nebo černou barvou.

Pro zvýšení množství shromážděné sluneční energie je konstrukce solárního kolektoru vytvořena ve formě plochého kontejneru o relativně malé tloušťce, 5-7 cm, šířka a délka zařízení závisí na specifických potřebách energie kolektoru. Jedna ze stěn je vyrobena z eloxovaného hliníku a natřena černou jako saze, barva, bez jediné jiskry. Jedná se o tzv. Přijímací nebo pracovní plochu kolektoru. Na vnitřní straně pracovní části kolektoru se často vyrábějí tenká žebra z hliníku nebo plastu, která zlepšují odvod tepla ze stěny pracovní plochy do chladicího média – voda nebo nemrznoucí směs..

Pro snížení znečištění a ztrát na pracovní ploše je nainstalován tenký průhledný film nebo fólie z plastu nebo skla s dobrým tepelně izolačním účinkem. Na vnitřní straně je taková ochrana postříkána zrcadlovou vrstvou hliníku, což v konečném důsledku snižuje tepelné ztráty způsobené odrazem a prouděním.

Konstrukce plochého solárního kolektoru může mít místo konvenčního hliníkového plechu sendvičovou stěnu z práškového grafitu, kovová vlákna a výztužnou pryskyřici. Takový materiál má dobrou tepelnou vodivost a vysokou odolnost proti oxidaci..

Tyto konstrukce musí být namontovány na zesíleném rámu, obvykle na slunné straně střechy nebo zdi domu.

Vakuové topné systémy ↑

Plochá solární paměťová zařízení mají díky své jednoduchosti, spolehlivosti a nízkým nákladům relativně dobrou produktivitu tepla pouze za slunečného dne. Pro vyšší zeměpisné šířky nebo brzy na jaře – koncem podzimu klesá jeho produktivita tepla o polovinu.

Ve srovnání s plochými solárními kolektory mají vakuové systémy vyšší účinnost. Konstrukce je založena na individuálním tepelném prvku – vakuové trubici, princip fungování takového solárního kolektoru je založen na zařízení známém ve fyzice – tepelné trubce, která je poměrně složitá a rozmarná, ale účinná při provozu. Konstrukčním znakem je extrémně vysoká tepelná vodivost, díky níž se veškeré teplo, které dopadlo na jeden konec trubky, shromažďuje a koncentruje na opačném konci během několika okamžiků..

Vakuový prvek je podlouhlá baňka vyrobená z odolného skla, na jehož vnitřní stranu je rozprašován zrcadlový povlak. Díky jednosměrnému zrcátku tok sluneční energie volně proniká dovnitř baňky a nemůže uniknout, je účinně absorbován měděným koncem tepelné trubky umístěné uvnitř těla baňky. Pro snížení ztrát byl odčerpán vzduch ze skleněné baňky. Centrální měděný prvek přenáší energii přijímanou ze světelného toku do tepelného nosiče, obvykle nemrznoucí směsi, nebo přímo do vodní nádrže.

Výhody vakuových solárních kolektorů ↑

Výhody přeměny sluneční energie ve verzi tepelného potrubí:

1. Účinnost absorpce a přeměny slunečního tepla je 3-4krát vyšší než u plochých a vzduchových kolektorů;
2. Funguje skvěle v teplotním rozsahu 0-50^oC, zatímco jiné typy solárních kolektorů mají podle uživatelských recenzí pracovní interval 20^oS;
3. Nejmenší citlivost na směr a úhel dopadu slunečního světla. Pro normální provoz solárního kolektoru stačí, když je sluneční světlo osvětleno i při ostrém úhlu dopadu slunečního světla, pro jiné konstrukce solárních kolektorů, když překročí optimální úhel osvětlení o více než 20^o účinnost klesá o 10% za hodinu.
4. Nízká hmotnost konstrukce solárního pohonu umožňuje instalaci přímo na střechu, a to i bez zvláštní podpory.

Při plánování akvizice stojí za to provést přibližný výpočet plochy solárního kolektoru na základě poměru: metr čtvereční dá asi 50-55 litrů horké vody denně, ale ne vroucí vodu. Přesnější informace lze nalézt na webových stránkách společností zapojených do výroby solárních kolektorů. Zde získáte informace o nákladech na produkty. Každá společnost prokazuje super-účinnost a nízké náklady na své výrobky. Vakuové zařízení s 15 prvky bude stát asi 15-20 tisíc. rublů pro topný výkon 1,3 – 1,5 kW a zásobní nádrž 80 – 100 litrů.

Mezi zajímavé rysy takových systémů solárních kolektorů patří schopnost testovat funkčnost každé vakuové baňky samostatně, bez jakýchkoli speciálních nástrojů. Stačí večer, v klidovém stavu, položit dlaň na spodní konec potrubí. Pokud prvek zůstává chladný po dlouhou dobu a v těsnící oblasti baňky není žádný plak podobný mrazu, považuje se zařízení za funkční.

Horká voda z nádrže může být přiváděna gravitací, ale nejčastěji je instalováno nízkoenergetické pomocné čerpadlo, které vám umožňuje rychle naplnit nádrž po spotřebování horké vody. Ve vážnějších provedeních je solární kolektor kombinován s tepelným akumulátorem a elektronickým systémem pro monitorování a řízení teplé vody a topení. Náklady na takové systémy nejsou menší než 1000 EUR. Záruka na systémy s tepelnými trubkami je zpravidla od 5 do 25 let, v závislosti na úrovni kvality materiálů použitých v zařízení.

Sběrače vzduchu ↑

Čím složitější je návrh, tím dražší je jeho provoz a větší pravděpodobnost neočekávaných poruch. V tomto ohledu jsou konstrukce kolektorů s přenosem tepla vzduchem mistry v jednoduchosti a spolehlivosti. Ve skutečnosti je vzduchové potrubí soustavou svislých potrubí nebo trubek s matně černou povrchovou úpravou. Kolektor používá princip zrychlení ohřátého vzduchu ve svislé trubce.

Výhody a výhody letecké konstrukce zahrnují:

• Nejvyšší spolehlivost a jednoduchost designu;
• Malá hmotnost zařízení, flexibilita instalace a snadná instalace;
• Minimální spotřeba energie pro provoz ventilátoru, v některých případech se může ventilátor vypnout a zahřívání se provádí gravitací.

Konstrukce kolektoru se skládá z velkého počtu tenkostěnných hliníkových trubek se zčernalým matným povrchem. Trubková baterie má centrální přívod studeného a odváděného horkého vzduchu, v chladném je nainstalován odstředivý ventilátor nulového odporu. Je-li to nutné, může být vypnuto a v tomto stavu prakticky nevytváří odpor vůči proudícímu vzduchu.

Zařízení má přívod vzduchu, který umožňuje nastavit množství a poměr vzduchu odebíraného z vnějšku a z vytápěné místnosti.

Při výrobě tepla jsou vzduchové kolektory prakticky nižší než ploché systémy, vyžadují vertikální uspořádání potrubí a maximální vystavení slunci. Výkon je snadno nastavitelný výběrem počtu trubek výměníku tepla. Solární kolektory vzduchu jsou často nezbytné pro vytápění a větrání různých skladovacích místností, používají se k sušení různých rostlinných a ovocných produktů.