Интересовање за соларне колекторе расте сваке године, који могу добити соларну енергију и претворити је у топлоту за загревање воде или чак соба. Откријте могућности соларних колектора. Објашњавамо који су њихов принцип рада и структура.
Соларни колектори - принцип рада и конструкције соларних панела
Соларни колектори у породичним кућама
Соларни колектори, који се називају и соларни, су уређаји у којима се енергија сунчевог зрачења претвара у топлоту за загревање течности која тече кроз њих. Загријавање воде за комуналне сврхе (првенствено за прање) за потребе једне породице троши неколико хиљада киловат сати годишње. Могућност замјене скупе струје или чак нешто јефтиније плином или уљем бесплатном соларном енергијом је примамљива перспектива. Зато колекционари већ раде у Пољској, чија се укупна површина процењује на преко 300.000. м 2 . Велики део њих су они који су смештени у породичним кућама.
Изградња соларног колектора
Највећи број сакупљача стана и течности на тржишту. То је систем танких цеви (или канала израђених од профила) причвршћених на металну плочу прекривену такозваним селективним премазом. Цјелина је затворена у кућишту које треба ограничити губитак топлоте и заштитити колектор од оштећења, а притом не ометати продор сунчевог зрачења у унутрашњост. Течност која тече кроз цеви за сакупљање (обично се користи раствор гликола који се тешко смрзава) загрева се од површине плоче и суседних зидова цеви загреваних сунцем. Квалитет колектора зависи од квалитета материјала и прецизности израде, а самим тим и количине енергије којом се испоручује за инсталацију на одређеној површини. Нижи уређаји могу доводити топлу воду само по сунчаном времену и под условом да вани није баш хладно. То је због малих могућности апсорпције сунчевог зрачења не баш софистицираним апсорбером и топлотним губицима кроз просто кућиште. Да бисте имали користи од колектора и зими, потребно је користити скупља решења.
Равни соларни колектори (фото Галмет)
Абсорбер или хладњак
То је плоча на врху прекривена материјом са високим коефицијентом апсорпције сунчевог зрачења, али са ниским коефицијентом емисије топлотног зрачења. У најједноставнијој варијанти метална (понекад пластична) апсорпциона плоча једноставно је обојена црном бојом. Ово решење је јефтино, али ствара релативно велике губитке топлоте радијацијом. Стога колекционари вишег квалитета користе облоге од црног никла, црног хрома, црног бакра или титанијум-оксида познатих под различитим трговачким именима. То подразумева и повећање трошкова производње, али је употреба колектора такође већа.
Течност и цеви
Текућина (раствор гликола) коју загрева апсорпциона топлота тече кроз цеви. Треба их пажљиво везати уздуж целе дужине да се лепе за ефективно примање топлоте. Најчешће су направљени од бакра, који их добро проводи, а истовремено је материјал отпоран на велике температурне промене и корозију. Начин на који су повезани врло је важан због ефикасности размене топлоте између апсорбера и елемената који превозе загрејану течност. Пошто је бакар скуп материјал, заменио га је алуминијум. Колектори са алуминијумским апсорберима и алуминијумским профилима за транспорт течности су много јефтинији.
Кућиште колектора
Кућишта колектора обично су израђена од алуминијума. Дно и бочне стране обично су изоловане минералном вуном. Количина губитка топлоте из колектора зависи од дебљине изолације. Кућиште би требало да буде чврсто, јер утиче и на количину губитка топлоте, осим тога, цурења могу пробити кроз цурење проузрокујући смањење ефикасности апсорбера . Горњи зид кућишта мора пустити сунчево зрачење, због чега је прозиран. Обично је то стакло од каљеног стакла отпорно на механичка оштећења - не сме се оштетити ни за време туче. Стакло које се користи у сакупљачима назива се соларним. Његове карактеристике су добар пренос сунчевог зрачења и истовремено добра топлотна изолација. Неки колекционари имају призматично стакло - дифузну светлост. Захваљујући томе, када сунчеви зраци падну на стакло колектора под углом који није празан угао, његова ефикасност је нешто већа него код употребе обичног соларног стакла.
Вакуумски сакупљачи цијеви
Много мање кориштен од равних колектора . То су паралелне стаклене цеви пречника 5-10 цм повезане са батеријама. Свака од њих има засебну цев с апсорбером - равном или нанесеном на површину цеви (јефтиније, али мање савршено решење због недостатка директног контакта између апсорбера и цеви). Вакуум око апсорбера обезбеђује изолацију. Не постоји конвекција (топлотни транспорт који настаје услед кретања материје), захваљујући којој су топлотни губици апсорбера много мањи. Поред тога, апсорбер се загрева брже, јер се не губи топлота загревањем ваздуха око апсорбера. Цевни колектори се могу састојати од:
- двоструке цеви (цев у цеви) - вакуум је између два слоја стакла;
-
појединачне вакуумске цеви.
Системи топлотних цеви
Раствор гликола (као у равним колекторима) може тећи кроз стаклену цев причвршћену за апсорбер, али постоје и конструкције са такозваном топлотном цевком. Цев је затим затворена са обе стране и напуњена течношћу која испари при температури од око 25 ° Ц. Течност загревана сунчевим зрацима на дну цеви испарава и диже се до кондензатора на врху. Споља се испире гликолом који кружи соларним системом. Као резултат тога, течна пара у кондензатору се хлади (даје топлоту гликолу), па се кондензира и тече низ унутрашњу стијенку топлотне цеви, где поново испарава и читав се циклус понавља. Да би ово било могуће, сакупљаче треба нагнути под углом од око 20 °. Употреба феномена промене фаза (испаравање и кондензација) омогућава повећање ефикасности соларног колектора .
Колектор са огледалом
Неки сакупљачи цеви имају огледала која одражавају сунчеве зраке тако да падају на апсорбер не само одозго, већ и одоздо. Као резултат тога, температура течности у инсталацији може значајно да пређе 100 ° Ц. У кућним условима то није потребно, због чега се ова врста уређаја углавном користи у индустрији.
Складиштење топлоте
Пошто је потражња за топлином у кући највећа када су услови за рад колектора најгори, потребно је складиштити енергију коју преносе. За складиштење воде грејне топлином из соларних колектора потребан вам је термички изолован резервоар. Овиси о количини воде коју акумулира да ли ће се сви чланови домаћинства моћи купати у води загријаној соларном енергијом или ће га требати редовно гријати другим топлотним извором. Цистерна или резервоар су, нажалост, скупи инсталациони елемент - што су скупљи, већи су. И што је већа, то је већа површина колектора тако да они могу да дају топлоту у количини која је потребна да се сав њен садржај загреје на потребну температуру. Требали бисте размислити да ли вам је стало до максималне употребе бесплатне енергије и да ли можете да прихватите велике трошкове улагања или преферирате јефтинију инсталацију и пристајете да надокнадите несташицу енергије из конвенционалног извора. У зависности од врсте овог извора (јефтино гориво или скупа струја), профитабилност ових решења може варирати.
Могућности вакуумских колектора
Компликована конструкција вакуумских колектора чини их скупљим од равних. У замену за веће трошкове, може се очекивати да ће у неповољним временским условима (током хладних дана, за време облачног времена) обезбедити више топлоте од равних колектора. У лепом времену, добро осмишљена и изграђена инсталација треба да пружа довољно топлоте, али то зависи од врсте опреме која се користи. Нису сви вакуум колектори, на пример двоцевни колектори, нуде веће ефекте у односу на равне колекторе.
Како средити колекторе?
Претпоставља се да сваки члан домаћинства дневно конзумира 50 литара топле воде на 45 ° Ц. Поједностављено, може се претпоставити да је за загревање потребан соларни колектор са апсорпционом површином од 1 м 2, али треба направити тачније прорачуне узимајући у обзир његову ефикасност, локацију у односу на свет и засјењење (нпр. Кроз суседне зграде или дрвеће). Оптимална локација колектора је окренути према југу и нагнути их под углом од око 40 °. Никада не треба да постоји сенка тамо где су. Ако било који од ових услова не може бити испуњен, морате инсталирати колекторе са одговарајуће већом површином, израчунавајући их према упутствима произвођача.
Колико колектора вам треба?
Поједини равни сакупљачи плоча обично имају апсорбер с површином од око 1, 8-2 м 2 . У породичним кућама за загревање воде потребна су два, три, понекад и четири таква колектора. Капацитет резервоара за грејање на соларној енергији требало би да буде један и по до два пута већи од очекиване дневне потрошње топле воде. Соларни резервоари запремина су од 200 л и више. Најмањи су погодни за породицу од две породице, за три особе се препоручује капацитет од око 250 литара, за четири 300 литара, али ако се сви становници желе окупати у великој кади, боље је одабрати још већу - чак 500 литара, осим ако се не помирите са кипућом водом конвенционалним извором топлоте.