KOLEKTORY SŁONECZNE-KOLEKTORY

Logo WNT Animacja kolektory słoneczne

Słońce emituje olbrzymią ilość energii, która szacowana jest na około 10²³ kW. Do powierzchni kuli ziemskiej dociera niewielka jej część. Jest ona jednak około 30 000 razy większa od ilości energii wytwarzanej na całej ziemi. W warunkach klimatycznych Polski: niska koncentracja energii cieplnej promieniowania słońca, bo wynosząca około 1000 kWh/m²/rok powierzchni prostopadłej do kierunku promieniowania oraz trudności z akumulowaniem ciepła ograniczają wykorzystanie energii słonecznej w rolnictwie. Nie mniej jednak, zwłaszcza w okresie wzrastającego zapotrzebowania rozpowszechnia się wykorzystanie energii słonecznej głównie do podgrzewania powietrza z zastosowaniem do suszenia zielonek, ziarna zbóż i nasion warzyw oraz do podgrzewania wody dla celów domowych i w budynkach inwentarskich. Urządzenia zbierające i przetwarzające energię promieniowania słonecznego na cieplną nazywamy kolektorami. Częścią kolektora jest absorber składający się z płyty poczernionego materiału.

Czerń najlepiej matowa pochłania promieniowanie w całym zakresie widma słonecznego, zamieniając je na promieniowanie cieplne, które jest wykorzystywane w kolektorze słonecznym.

Jeśli teraz dowolny czynnik, np. woda lub powietrze opływają absorber, to odbierają od niego ciepło i przepływają do miejsca przeznaczenia.

Do góry

PODZIAŁ KOLEKTORÓW

Istnieje wiele różnych odmian kolektorów słonecznych różniących się między sobą budową i przeznaczeniem. Ze względu na konstrukcję rozróżnia się dwa podstawowe typy kolektorów:

Z kolei podział ze względu na zastosowany czynnik roboczy obejmuje kolektory:

cieczowe
powietrzne

Pośród kolektorów cieczowych największe znaczenie mają:

kolektory płaskie (płaskopłytowe)
próżniowe
magazynujące
elastyczne (wykonane z tworzyw sztucznych)

Do posiadających największe znaczenie pośród kolektorów powietrznych zaliczyć należy:

kolektory z absorberami płaskimi (w tym z absorberami żebrowanymi)
z absorberami o powierzchni rozwiniętej
z absorberami o powierzchni porowatej
nadciśnieniowe (foliowe)

Najczęściej spotykane kolektory to płaskie kolektory cieczowe stosowane do podgrzewania wody do celów sanitarnych. W instalacjach służących do ogrzewania budynków kolektory muszą być wspomagane przez pompy ciepła lub kotły grzewcze. Płaski kolektor cieczowy składa się z absorbera promieniowania słonecznego, obudowy, izolacji termicznej oraz przeźroczystej osłony kolektora. Oprócz tego w skład typowego kolektora wchodzą: uszczelki i przyłącza umożliwiające montaż kolektorów. Absorbery kolektorów wykonane są z blachy miedzianej, aluminiowej lub stalowej zaopatrzonej w układ kanałów przepływowych czynnika roboczego, którym najczęściej jest woda użytkowa. W warunkach niskich temperatur czynnikiem roboczym jest ciecz o niskiej temperaturze krzepnięcia. W takim wypadku woda użytkowa podgrzewana jest w wymienniku ciepła, co może być dodatkowo połączone z fotoogniwem.

Zasadniczą różnicę w sposobie eksploatacji jak i jej kosztach sprawia to czy system jest pasywny (termosyfonowy) czy też aktywny gdzie obieg czynnika roboczego jest wymuszony a sterowanie odbywa się automatycznie.

Kolektory powietrzne różnią się w sposób znaczący w porównaniu do kolektorów cieczowych. Do zalet kolektorów powietrznych zaliczyć należy to, że są tańsze, nie występuje w nich korozja, nie zamarza czynnik roboczy. Wśród wad z kolei można wymienić: hałas wynikający ze stosowania wentylatorów oraz niższą sprawność. Zasada działania płaskiego kolektora powietrznego jest podobna do zasady działania kol ektora cieczowego. Energia promieniowania słonecznego przetwarzana jest na ciepło przy pomocy absorbera wykonanego z blachy. Przepływające wzdłuż absorbera powietrze odbiera ciepło od absorbera. W celu zwiększenia sprawności kolektora absorbery wyposażone są w ożebrowanie zwiększające powierzchnię wymiany ciepła. Do kolektorów powietrznych zaliczają się także tanie kolektory nadciśnieniowe wykonane z folii. Mają one postać cylindrycznego lub pół cylindrycznego rękawa o średnicy do 2 metrów i długości do 100 metrów. Kolektor taki wykonany jest najczęściej z folii koloru czarnego pełniącej rolę absorbera. Umieszczony na wlocie takiego kolektora wentylator utrzymuje nadciśnienie a na wylocie znajduje się drugi wentylator wymagany do przedmuchiwania warstwy materiału suszonego.

Do góry

SCHEMATY

Schemat 1 Kolektor słoneczny