Kolektor słoneczny
| Kolektor słoneczny |
|---|
| Polecane artykuły |
Kolektor słoneczny - urządzenie wykorzystywane do zamiany energii słonecznej na energię cieplną za pomocą nośnika ciepła. Jako absorwent wykorzystuje się łatwo dostępną wodę o dużej pojemności cieplnej, powietrze cechujące się małym ciężarem właściwym czy glikol, który nie zamarza (K. Neupauer, J. Magiera 2009, s. 58; W. Lewandowski 2007, s. 206).
TL;DR
Kolektor słoneczny to urządzenie, które zamienia energię słoneczną na energię cieplną. Składa się z absorbera, osłony, izolacji i konstrukcji. Kolektory słoneczne dzielą się na te do podgrzewania wody i powietrza. Nowe typy kolektorów wykorzystują innowacyjne sposoby przemieszczania energii. Istnieją także aktywne metody wykorzystania energii słonecznej. W Polsce nasłonecznienie wynosi średnio 1600 h/a, a okres letni stanowi 80% rocznej sumy nasłonecznienia.
Budowa kolektora słonecznego
Standardowy kolektor słoneczny zbudowany jest z (W. Lewandowski 2007, s. 198-201):
- absorbera - wykonanego z blachy miedzianej lub aluminiowej, powleczonego czarną matową farbą. W celu zwiększenia poziomu pobieranej energii należy pokryć go powłokami selektywnymi, zminimalizować konwekcyjne utraty ciepła za pomocą przezroczystej osłony czy wykorzystać system luster płaskich do skupienia promieniowania.
- osłony - powinny charakteryzować się wysoką wytrzymałością na działanie czynników mechanicznych takich jak wiatr, śnieg, grad czy piasek, stanowiąc twardy i odporny na naciski element kolektora słonecznego. Powinny być one również przezroczyste.
- izolacji - powinna posiadać określoną grubość, aby zapobiec nadmiernej utracie ciepła. Jako izolacja wykorzystywane są polistyren porowaty, poliuretan spieniony, wełna mineralna, ebonit porowaty czy korek.
- konstrukcji (obudowy, instalacji, zaworów, króćców pomiarowych i konstrukcji nośnej)
Wymiary kolektorów słonecznych
W przeglądzie kolektorów słonecznych można wyróżnić trzy podstawowe wymiary (P. Radzajewska, M. Żukowski 2016, s. 9):
- powierzchnia brutto - zewnętrzna powierzchnia kolektora
- powierzchnia absorbenta - powierzchnia elementu przekształcającego energię słoneczną na energię cieplną
- powierzchnia apertury - maksymalna powierzchnia, która odbiera promieniowanie słoneczne
Kolektory słoneczne do podgrzewania wody
Kolektory słoneczne do podgrzewania wody dzielimy na (G. Wiśniewski i in. 2008, s. 30):
- płaskie
- bez osłony
- próżniowe
- próżniowe rurowe
- skupiające
- o ognisku liniowym
- paraboliczne rynnowe
- o ognisku punktowym
- paraboidalne
- zespolone paraboliczne skupiające (CPC)
- wielościankowe
- Fresnela
- nadążane za słońcem
- żaluzjowe
Kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza
Kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza dzielimy na (G. Wiśniewski i in. 2008, s. 35-36):
- ze względu na kształt i postać absorbera:
- płaskie
- profilowane
- porowate z tworzyw gąbczastych
- z płyt porowatych
- gładkie
- z wiórów metalowych
- ze względu na liczbę przesłon:
- płaskie odkryte
- płaskie zakryte
- ze względu na usytuowanie kanału przepływu powietrza:
- z przepływem powietrza nad absorbentem
- z przepływem powietrza pod absorbentem
- z przepływem powietrza pod i nad absorbentem
- ze względu na istnienie izolacji termicznej:
- kolektory z izolacją
- kolektory bez izolacji
Nowe typy kolektorów słonecznych
W klasycznych modelach za transport energii cieplnej z powierzchni absorbenta odpowiedzialne są woda, powietrze i glikol. Nowe kolektory słoneczne wykorzystują innowacyjne sposoby przemieszczania się energii. Zaliczają się do nich (W. Lewandowski 2007, s. 206-208):
- Kolektory z czynnikiem dwufazowym
- Kolektory absorpcyjne
- Kolektory z warstwą lub warstwami załamującymi promieniowanie
- Kolektory specjalne (kolektory z przezroczystym złożem pochłaniającym, kolektory dwuczynnikowe, kolektory elastyczne, kolektory próżniowe, kolektory rurkowe, kolektory z wypełnieniem komórkowym, kolektory magazynujące)
Aktywne metody wykorzystania energii słonecznej
Energia słoneczna jest pobierana i przekształcana w inne typy energii (cieplną, elektryczną, mechaniczną) za pomocą przeznaczonych do tego urządzeń. Systemy te można podzielić ze względu na temperaturę czynników oraz funkcję, jaką pełnią w przepływie energii na (W. Lewandowski 2007, s. 191):
- niskotemperaturowe (kolektory i stawy słoneczne)
- wysokotemperaturowe (farmy i elektrownie słoneczne)
- wspomagające (magazyny energii, pompy ciepła, diody cieplne i inne)
Zasoby energii słonecznej w Polsce
W projektowaniu i implementacji instalacji służącej do przekształcania energii słonecznej i cieplną przy użyciu paneli słonecznych należy wziąć pod uwagę (W. Lewandowski 2007, s. 196):
- sprawność kolektora
- roczne wartości nasłonecznienia (insolacji)
- średnioroczne sumy promieniowania słonecznego (usłonecznienie)
Zasoby energii słonecznej w Polsce
Nasłonecznienie (napromieniowanie) to suma energii promieniowania słonecznego, przypadająca na jednostkę powierzchni płaskiej. Przeciętnie nasłonecznienie w Polsce wynosi 1600 h/a. Szacunkowo 80% jego rocznej sumy stanowi okres letni (kwiecień-wrzesień), kiedy działanie światła słonecznego wydłuża się nawet do 16 h/dzień (W. Lewandowski 2007, s. 196).
Bibliografia
- Lewandowski W. (2007), Proekologiczne odnawialne źródła energii, Wydawnictwo WNT, Warszawa
- Magiera N., Neupauer K. (2009), Analiza sprawności kolektorów słonecznych różnych typów, "Czasopismo techniczne", nr 4
- Majewski J. (2011), Doświadczalne badania przydatności powietrznych kolektorów słonecznych do wspomagania procesów suszarniczych, "Acta Energetica", nr 3
- Radzajewska P., Żukowski M. (2016), Optymalny rozstaw kolektorów słonecznych, "Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja", nr 1
- Wiśniewski G. (red.) (2008), Kolektory słoneczne. Energia słoneczna w mieszkalnictwie, hotelarstwie i drobnym przemyśle, Wydawnictwo Medium, Warszawa
Autor: Oliwia Wilk
