Slnečný kolektor je zariadenie, ktoré zachytáva slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo. Spravidla sa to deje tak, že slnečné žiarenie dopadá na plochu kolektora, tu sa zachytí -> prijaté teplo je odovzdané teplonostnej kvapaline -> a tá ho odovzdá spravidla do akumulačnej nádoby. Z akumulačnej zásoby teplo odoberáme na ďašie použitie: ohrev vody, či podporu vykurovania...
graf: Druhy slnečných kolektorov
Ústredným prvkom kolektora je absorbér, v ktorom prebieha samotná premena. Teplo sa prostredníctvom vedenia tepla v absorbéri prenáša na teplonosné médium, ktoré preteká v rúrkach absorbéra a následne sa prepravuje do zásobníka (bojlera). Aby mohol túto úlohu optimálne splniť, absorbér pozostáva z dobre vodivého kovového plechu (meď alebo hliník) a zo selektívnej konverznej vrstvy, ktorá musí vykazovať čo najvyššiu absorpčnú schopnosť (pohltivosť) slnečného žiarenia a má mať minimálnu emisivitu (vyžarovanie tepla).
graf: krivky účinnosti kolektorov
|
|
Materiál absorbéra je obvykle výlisok z čierneho plastu, pryže alebo kombinácia plastu a textilu. Ich výhodou je nízka cena a jednoduchá montáž. Sú vhodné iba na sezónny ohrev bazénovej vody, ktorá preteká priamo cez absorbér. Pretože teplota bazénovej vody je často v lete nižšia ako teplota vzduchu, môže byť zdrojom tepla nielen slnečné žiarenie, ale aj okolitý vzduch, čo im zaisťuje vysokú účinnosť.
Kolektory z umelých hmôt sú v prevádzke len v lete a je nutné ich vyprázdniť pred prvými mrazmi. Absorpčná plocha má byť 50-100% z povrchovej plochy bazéna.
Na ohrev vody a v rastúcej miere i na účely podpory vykurovania sa využívajú ploché kolektory. Plochý kolektor sa skladá z plášťa kolektora (väčšinou v podobe hliníkovej vane), absorbéra, tepelnej izolácie z minerálnej vlny a priehľadného krytu.
obr. priečny rez plochým kolektorom
Absorbér býva vyrobený z medeného alebo hliníkového plechu so solárnym lakom alebo selektívnou povrchovou vrstvou, vďaka ktorej takmer úplne premieňa slnečné žiarenie na teplo. Používané sklo má byť chudobné na železo a odolné voči krupobitiu. Slnečné žiarenie prechádza krycím sklom a dopadá na absorbér, v ktorom dochádza k ohrevu teplonosnej kvapaliny.
Bežne dostupné ploché kolektory vykazujú priemernú ročnú účinnosť okolo 50%. Pre inštalácie slnečných kolektorov sa štandardne používa sklon 45°, kedy je využitie intenzity slnečného žiarenia optimálne.
Ploché kolektory sú vhodné pre ohrev vody v bazéne len v prípade, ak okrem bazénu zásobujeme aj iný spotrebič (napr. príprava teplej vody či podpora vykurovania)
Vákuové kolektory
Väčšinou z výrobno-technických dôvodov bývajú prevedené vo forme radu trubíc. V súčasnosti existujú dva základné druhy vákuových trubíc:
U prvého typu je absorbčná plocha umiestnená priamo vo vákuu, druhý typ využíva efekt "termosky", t.j. absorbér je umiestnený v atmosfére, ale samotná sklenná trubica je dvojplášťová a vákuum je v priestore medzi vnútorným a vonkajším plášťom trubice. Teplo absorbované absorbérom či už v tvare U, alebo rovnej plochy je odvádzané prostredníctvom teplonosnej kvapaliny rúrkou navarenou na absorbéri. Výhodou vákuových trubíc je fakt, že sa zamedzí tepelným stratám medzi absorbérom a vonkajším prostredím.
Vákuový trubicový kolektor s priamym prúdením vs. HeatPipe
Vákuové trubicové kolektory podľa typu teplonosnej kvapaliny v rúrke absorbéra delíme na
- kolektory s priamym prúdením - preteká tu teplonosné médium od rozdeľovača ku koncu rúry, odoberá teplo absorbéra, ktorý sa nachádza vo vákuu a tečie opäť do zberača. Ich prednosťou je, že nie je potrebný ani minimálny sklon kolektorov,
- kolektory pracujúce podľa princípu tepelnej trubice (heat pipe) - v rúre sa nachádza kvapalina, väčšinou alkohol, ktorá sa odparuje pri nízkej teplote. Táto para stúpa v rúre až na horný koniec, na ktorom je umiestnený malý výmenník tepla. Tu para kondenzuje a odovzdáva svoje teplo nepriamo teplonosnému médiu. Odtekajúca kvapalina sa opäť zohrieva, vyparuje a kolobeh začína od začiatku. Aby tento kolobeh fungoval, kolektor musí mať sklon minimálne 30°.
Prednosťou tohto je, že kolektor sa nikdy neprehreje - pretože po úplnom vyparení sa kvapaliny (teda keď sa neuskutočňuje odber tepla) sa kolobeh zastaví.
Rez trubicami absorbéra vákuového kolektora.
Kritické miesto vákuového trubicového kolektoru je napojenie vákuovej trubice na zbernicu kolektora ako aj prechod trubky v ktorej prúdi teplonosná kvapalina, resp. para z vákuového do nevákuového priestoru. Vákuum je pod mimoriadne vysokým tlakom, vákuové trubice sú z tohto dôvodu mimoriadne náročné na technické prevedenie, hrúbku skla a pod.
Fakt, že účíínnosť vákuovej izolácie sa prejaví až pri nízkych vokajších teplotách a nízkom slnečnom žiarení, ako aj vyššie obstarávacie náklady potreba údržby predurčuje tieto kolektory na použitie pri podpore vykurovania či potrebe dosahovania vyšších konečných teplôt pri technologických procesoch, kedy sú vyššie investičné náklady vyvážené vyššou účinnosťou práve v nepriaznivom období roka.
Vákuový plochý kolektor
Prvenstvo v oblasti technologického prevedenia vákuových kolektorov v podobe vákuových plochých kolektorov patrí Slovensku. Ploché vákuové kolektory v sebe spájajú výhody plochých kolektorov a vákua ako tepelnej izolácie. Avšak z ekonomického hľadiska opäť ich lepšie výkonové parametre ľudovo povedané nestoja za to, aby sa nimi ohrievala pitná voda na bežné využitie v rodinnom dome, na to postačia klasické ploché kolektory.
Zdroj: www.e-filip.sk
