Kako rade pločasti solarni kolektori

Uvod

Pločasti solarni kolektori su već rasprostranjeni i u upotrebi su u domaćinstvima za grejanje sanitarne vode ili za zagrevanje prostora gde je temperatura vode koja se želi postići niža. Tehnologija izrade pločastih solarnih kolektora je napredovala, pa tako danas imamo odlične modele pločastih kolektora, ali oni i dalje ne mogu da se porede sa vakuumskim solarnim kolektorima koji su superiorniji. Pročitajte naš post o poredjenju pločastih i vakumskih solarnih kolektora.

Opis pločastog solarnog kolektora

Glavni delovi pločastog kolektora su: apsorber, providni poklopac i izolovano kućište. Apsorber je obično sloj visoko toplotno provodnog metala sa integrisanim ili dodatim kanalima ili cevima. Površina apsorbera je obojena ili presvučena u crno kako bi se maksimizirala apsorbcija Sunčevog zračenja. Providni poklopac pušta sunčevo zračenje unutra na apsorber, ali i izolira prostor iznad apsorbera kako bi sprečio ulazak hladnog vazduha u kućište. Izolovano kućište predstavlja oslonac za kompletan pločasti kolektor i smanjuje toplotne gubitke otpozadi ili sa strane.

Apsorber

Glavni element pločastog solarnog kolektora je apsorbciona ploča. Apsorbciona ploča pokriva kompletnu osnovu kolektora i ispunjava tri funkcije: apsorbuje maksimalne moguće količine sunčevog zračenja, prenosi sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote i smanjuje toplotne gubitke na minimum.

Apsorbcija

Sunčevo zračenje prolazi kroz providni poklopac i apsorbuje se direktno u apsorberu. Za presvlačenje apsorbera se koriste materijali koji dobro apsorbuju kratko-talasne Sunčeve zrake (vidljivu svetlost). Obično je apsorber ravan, kako bi bolje apsorbovao dolazno zračenje iz svih uglova. Apsorbciona ploča se farba ili presvlači u crno, i standardno apsorber apsorbuje preko 95% Sunčeve radijacije koja dodje do njega.

Prenos toplote

Druga uloga apsorbcione ploče je da prenese sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote. Ovo se obično radi tako što se sakupljena toplota prenosi na cevi kroz koje protiče tečnost za transfer toplote. Tečnost za transfer toplote može biti tečnost (voda ili voda pomešana sa antifrizom) ili gas (vazduh). Bitna stavka pri dizajnu kolektora je da se obezbedi dovoljna sposobnost za prenos toplote kako razlika izmedju apsorbcione ploče i tečnosti za transfer toplote nebi bila prevelika, u suprotnom toplotni gubitci na apsorbcionoj ploči bi bili preveliki.

Toplotni gubitci

Pošto je temperatura površine apsorbera viša od ambijentalne temperature, površina apsorbera ispušta deo apsorbovane toplote nazad u okruženje. Odabirom materijala od kog se apsorber pravi kao i farbe ili presvlake kojom se presvlači može se uticati na smanjenje toplotnih gubitaka.

Providni poklopac

Apsorber je obično prekriven sa jednim ili više providnih poklopaca kako bi se smanjili toplotni gubitci. Ukoliko nema providnog poklopca, toplota se gubi kao rezultat ne samo duvanja vetra već i prirodnog strujanja toplog vazduha goji se diže gore. Poklopac zarobljava vazduh iznad apsorbera, značajno smanjujući toplotne gubitke. Medjutim gubitci toplote usled prirodnog strujanja toplog vazduha nisu kompletno eliminisani ugradnjom poklopca, pošto se topao vazduh i dalje podiže sa površine apsorbera i kreće se ka poklopcu. Pločasti solarni kolektori bez poklopca se obično koriste za zagrevanje bazena, gde se zahtevaju male temperaturne razlike u odnosu na ambijentalnu temperaturu (obično 10C).

Povećavanjem broja (slojeva) providnih poklopaca, povećava se radna temperatura kolektora. Jedan ili dva pokloca su uobičajena, dok su kolektori sa tri poklopca predvidjeni za rad u ekstremnim klimatskim uslovima. Svaki dodatni poklopac, povećava efikasnost kolektora u radu na visokim temperaturama pošto smanjuje toplotne gubitke ali smanjuje efikasnost pri nižim temperaturama. U radu na nižim temperaturama mnogo su efikasniji vakuumski solarni kolektori.

Kao materijal za providni poklopac najčešće se koristi staklo sa niskim sadržajem gvoždja debljine od 3,2 - 6,4mm. Ovo staklo ima propusnost Sunčevog zračenja preko 90%.

Princip rada

Kroz cevi pločastih kolektora protiče tečnost za transfer toplote (voda ili voda pomešana sa antifrizom). Sunčevo zračenje koje pada na kolektor prolazi kroz providni poklopac kolektora i apsorbuje se na apsorbcionoj ploči. Apsorbciona ploča je spojena sa cevima solarnog kolektora i sakupljenu toplotu prenosi na cevi. Kroz cevi protiče tečnost za transfer toplote koja se zagreva prolazeći kroz solarni kolektor.

Kako rade vakuumski solarni kolektori?

Uvod

Iako vakuumski solarni kolektori prevazilaze pločaste solarne kolektore pri gotovo svakoj upotrebi za grejanje vode, razlika zaista dolazi do izražaja kada se koriste za klimatizaciju, grejanje ili industrijsku upotrebu. Za potrebe u domaćinstvima vakuumski solarni kolektori se najčešće koriste za grejanje sanitarne vode ili ispomoć grejanju.

To je zbog toga što vakuumski solarni kolektori mogu mnogo lakše dostići visoke temperature koje su potrebne, oni mogu da sakupe i zadrže toplotu čak i kada je veoma hladno napolju, a zbog svoje visoko efikasne konstrukcije sakupljaju sunčevu toplotu znatno ravnomernije tokom dana.

Solarni kolektori se sastoje iz: vakuumskih cevi, bakarne glavne cevi, bakarnih grejnih cevi, aluminijumskog kućišta, izolacije od staklene vune, i rama od nerdjajućeg čelika.

Vakuumske cevi

Vakumske cevi se prave od nisko emisionog borosilikatnog stakla (stakla sa veoma niskim sadržajem gvoždja koje ima superiornu dugovečnost i otpornost na toplotu) i presvučeni su AL/N ili AL slojem, koji omogućava iskorišćenje kompletnog spektra Sunčevog zračenja za generisanje toplote.

Na taj način se dobija veća toplotna iskorišćenost tokom sunčanih dana ali takodje se dobija i visoka efikasnost i po oblačnim i poluoblačnim vremenskim uslovima. Vakuumske cevi u sebi imaju barijumski gasni apsorber (indikator vakuma) koji menja boju od srebrne ka beloj ukoliko je iz nekog razloga ugrožen vakum u cevi.

Ispitivanjem se može jasno videti da se cevi sastoje od dva sloja stakla i vakuma koji je kreiran izmedju njih. Dobar način da vidite delotvornost ovog vakuuma je da uzmete vakusku cev i napunite je vrelom vodom a potom uhvatite cev i držite. Videćete da će cev ostati hladna i da se neće zagrejati, to je zbog vakuma izmedju dva sloja stakla.

Glavna bakarna cev

Cev je napravljena od bakra jer je bakar odličan provodnik toplote a otporan je na koroziju. Vakuumske cevi se lako i jednostavno ugradjuju u glavnu bakarnu cev, što samu montažu čini brzom i jednostavnom.

Aluminijumsko kućište oko glavne bakarne cevi

Kućište oko glavne bakarne cevi pravi se od aluminijuma kako bi se povećala izdržljivost i održala mala težina solarnog kolektora.

Mala težina solarnog kolektora je bitna zbog lakoće instalacije i smanjenja zbirnog pritiska koji treba krovna konstrukcija da izdrži, ovo posebno dolazi do izražaja kada se montira veća količina solarnih kolektora.

Glavna bakarna cev obmotana je staklenom vunom i zapečaćena specijalnom silikonskom gumom, koje mogu izdržati temperaturu i do 250C.

Grejne cevi

Grejne cevi dozvoljavaju brži transfer toplote. Sama grejna cev je od bakra, sadrži vakum i  malu količinu tečnosti.

Niži pritisak (vakum) u bakarnoj cevi znači da tečnost ključa na niskoj temperaturi (oko 30C), isparava i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote. Potom se ponovo kondenzuje tečnost, vraća se na dno grejne cevi i proces se ponavlja. Grejne cevi se prave od bakra u kome nema kiseonika, bakra velike čistoće, a ovo je bitno da bi se osigurala dugovečnost grejnih cevi.

Kako za pravo vakuumski solarni kolektor radi?

Sunčevo zračenje dolazi do vakuumskog solarnog kolektora, vakuumska cev sa visokom efikasnošću apsorbuje ove zrake. Unutar vakuumske cevi je grejna cev koja se zagreva i u kojoj se nalazi mala količina tečnosti koja isparava kako teperatura u grejnoj cevi raste. Vodena para koja isparava ide na gore i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev na koju je prikačena. Glavna bakarna cev je priključena za vodovodnu instavaciju i kroz nju protiče tečnost za transfer toplote. Ta tečnost za transfer toplote se zagreva svaki put kada vodena para iz grejne cevi prenese toplotu. Vodena para iz grejne cevi po prenovu toplote se ponovo kondenzuje i vraća na dno cevi gde se ponovo zagreva i ciklus se ponavlja.

Grejanje na solarnu energiju i solarno grejanje vode

Uvod

Sunčeva toplotna energija se koristi za grejanje. Za proizvodnju toplote koriste se solarni kolektori. U tekstu razlika izmedju solarnih panela i solarnih kolektora objašnjena je razlika izmedju ova dva uredjaja za iskorišćenje solarne energije. Efekat sličan onom koji se postiže u solarnim kolektorima, srećemo u svakodnevnom životu u autobomilima koji se zagrevaju leti ukoliko nisu u hladovini. Toplotna energija koju proizvedu solarni kolektori može se iskoristiti za grejanje sanitarne vode ili za grejanje prostorija. Dodatno, korišćenjem solarnih kolektora značajno se smanjuje CO2 zagadjenje.

Jednostavan princip funkcionisanja

Solarni kolektori upijaju  Sunčeve zrake, pretvaraju u toplotu, a toplotu prosledjuju preko tečnosti za prenos toplote. Kao tečnost za transfer toplote najčešće se koristi mešavina glikola i vode, i to u klimatskim zonama gde zimi može doći do zamrzavanja. Tečnost za transfer toplote se potom upumpava u izmenjivač toplote koji se nalazi u solarnom bojleru. Prolaskom tečnosti za transfer toplote kroz izmenjivač toplote, voda u solarnom boljeru se zagreva. Po prolasku kroz izmenjivač toplote, tečnost za transfer toplote se upumpava ponovo u solarni kolektor gde se ponovo zagreva. Kontroler je zadužen za to da tečnost za transfer toplote cirkuliše kad god je toplota proizvedena u solarnim kolektorima. 

Sistem za solarno grejanje vode  se može ugraditi na postojeće vodovodne instalacije ili centralno grejanje bez većih poteškoća. Solarni kolektori su odličan dodatak za bilo koji postojeći sistem za grejanje vode. Solarni kolektori se mogu koristiti za zagrevanje sanitarne vode a u danima kada nema dovoljno sunca, voda se može dogravati na klasičan elektro bojler ili plinski bojler. Takodje u sistemima za centralno (etažno) grejanje mogu se koristiti solarni kolektori za zagrevanje vode. Ukoliko solarni kolektor zbog nedostatka sunca ne može da zagreje vodu na željenu temperaturu, dogrevanje vode se može obaviti pomoću elektero grejača, kotla na čvrsto gorivo ili plin. 

Moderni sistemi za solarno grejanje su dizajnirani i proizvedeni da traju 20 i više godina, znatno su energetski efikasniji i jeftiniji od konvencionalnih izvora toplote. Praktično jedina investicija u sisteme za solarno grejanje vode je investicija u sam sistem, kasnije je sunčeva energija besplatna i nema kupovine bilo kakviih energenata. Sistemi za solarno grejanje vode obično se sastoje od : solarnog kolektora, kontrolera, solarnog bojlera, cirkulacione pumpe i vodovodne instalacije.

Solarni kolektori

Solarni kolektor, koji se obično ugradjuje na krov, predstavlja ključnu komponentu sistema za solarno grejanje vode. Solarni kolektori upijaju Sunčevu radijaciji i pretvaraju je u toplotnu energiju koju potom prenose na tečnost za transfer toplote koja protiče kroz izolovanu bakarnu cev na vrhu solarnog kolektora. Više o solarnim kolektorima možete saznati ovde. 

Solarni kontroler

Sistemima za solarno grejanje vode upravlja solarni kontroler. Kada temperatura na solarnim kolektorima dostigne temperaturu za nekoliko stepeni veću nego što je temperatura vode u solarnom bojleru, solarni kontroler uključuje cirkulacionu pumpu i tečnost za transfer toplote prenosi toplotu sa solarnog kolektora na vodu u solarnom bojleru.

Solarni bojler

Postoje dve osnovne vrste solarnih bojlera. Solarni bojleri namenjeni za grejanje sanitarne vode i solarni bojleri kombinovane namene, namenjeni i za grejanje sanitarne vode i za grejanje prostorija. Solarni bojleri obično imaju dva izmenjivača toplote, jedan izmenjivač toplote se kači na solarni kolektor a drugi je obično električni grejač koji služi za dogrevanje vode kada nema dovoljno sunca.

Cirkulaciona pumpa

Cirkulaciona pumpa koja se koristi u sitemima za solarno grejanje vode je slična pumpama koje se koriste za centalno (etažno) grejanje. Cirkulaciona pumpa pokreće cirkulaciju vode kroz vodovodnu instalaciju.

Inspektor Blaža osvaja Banatski Karlovac :-)

Kompanija PereNaSunce.Com je sa velikim zadovoljstvom ugostila Inspektora Blažu kako bi sklopili saradnju u oblasti promocije solarne energije. Po Blažinom dolasku usledilo je fotografisanje, kao što se vidi na slikama svi su bili oduševljeni Blažinom pozitivnom energijom.

Odbor za doček :)

Slika sa svim zaposlenima u kompaniji.

Inspektor blaža u muzičkom studiju "LIPA".

Blaža je bio oduševljen mogućnostima solarne energije, njenom pristupačnošću i mogućnostima implementacije. 

Želja za očuvanjem životne sredine i širenje svesti o obnovljivoj energiji i energetskoj nezavisnosti dovela je do saradnje na obostrano zadovoljstvo. Inspektor Blaža smatra da su obnovljivi izvori energije budućnost, odlična šansa za smanjenje fiksnih troškova u domaćinstvu i lak način za očuvanje životne sredine.

Kompanija PareNaSunce.Com teži da solarnu energiju približi gradjanima, da njihova domaćinsta učini energetski efikasnijim i nezavisnijim. Inspektor Blaža nam može pomoći u realizaciji našeg cilja. 

U lokalnom mužičkom studiju "LIPA" pod dirigentskom palicom Bojana Dunjića, na obostrano zavovoljstvo snimljene su prve radio reklame, čije će emitovanje početi uskoro...

Solarni kolektori

Solarni kolektori. Vakumski kolektori ili pločasti kolektori?

Šta je solarni kolektor?

Solarni kolektori koriste energiju sunca kako bi generisali toplotu (ne električnu energiju) koja kasnije može biti iskorišćena da se zagreje voda za tuširanje, grejanje prostorija, neke industrijske procese.

Solarna energija je najveći izvor energje na planeti, obezbedjuje energiju za rast biljaka (fotosintezu) i obezbedjuje toplotu koja stvara pogodne uslove za zivot na našoj planeti.

Iako se uredjaji za solarno grejanje vode koriste već 100nak godina, u zadnjih 20 godina značajno je napredovala   tehnologija apsorbujućeg sloja, što je dovelo do toga da današnji solarni kolektori mogu efikasno konvertovati >50% dostupne sunčeve energije za zagrevanje tople vode. Solarni kolektor je jedan od najefikasnijih načina za smanjivanje ekološkog otiska (emisije ugljen-dioksida), smanjivanjem oslanjanja na fosilna goriva. Ugradnjom solarnog kolektora, smanjićete potrošnju električne energije ili gasa, što će dovesti i do značajnih smanjenja računa.

Vakuumski solarni kolektori kombinuju visoke performanse vakumskih cevi sa kapacitetom brzog prenosa toplote grejnih cevi, kako bi obezbedili kolektor koji može efikasno da radi u svim klimatskim uslovima i obezbedjuje dovoljne količine vode.

Pločasti solarni kolektori su najčešći i najzastupljeniji tip solarnih kolektora za upotrebu u domaćinstvu. Dizajn je jako jednostavan, izolovana kutija sa apsorberom koji je zavaren za bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote.

Vakuumski solarni kolektor ili pločasti solarni kolektor?

Kako  odabrati izmedju vakuumskog solarnog kolektora i pločastog solarnog kolektora? Tabela prikazuje osnovno poredjenje.

Poredjenje	Vakuumski solarni kolektor	Pločasti solarni kolektor	komentar
Cena kolektora	umerena	niska	Porediti samo cenu kolekora nije preterano korisno. Cena ugradnje i očekivani godišnji energetski prihod, trebaju biti uzeti u obzir prilikom donošena odluke.
Cena ugradnje	umerena	visoka	Ugradnja pločastog kolektora može biti skuplja zbog potrebe za hidrauličnom dizalicom prilikom ugradnje, pošto su pločasti kolektori veoma teški.
Težina kolektora	lagan	težak	Vakuumski solarni kolektori su lagani i mogu se podići pomoću merdevina. Pločasti solarni kolektori su veoma teški i za montiranje je potrebna dizalica za podizanje.
Rad u sistemima sa niskim temperaturama	dobar	dobar	Pločasti solarni kolektori su pogodni za grejanje vode u domaćinstvima (<60C) pošto gubitci toplote na višim temperaturama rezultuju lošom efikasnošću konverzije solarne energije.
Rad u sistemima sa visokim temperaturama	dobar	loš	Vakumski solarni kolektori su pogodni kako za upotrebu u domaćinstvima tako i za industrijsku upotrebu u sistemima sa visokim temperaturama (<120C) zbog visoke efikasnosti konverzije solarne energije čak i pri visokim temperaturama.
Rad po hladnom vremenu	dobro	loše	Pločasti solarni kolektori loše rade u hladnim vremenskim uslovima. Vakuumski solarni kolektori rade dobro i u hladnim vremenskim uslovima.
Vertikalna orijentacija	da	da	I vakuumski solarni kolektori i pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni vertikalno orijentisani, ali treba obratiti paćnju na to da vakumski solarni kolektori zahtevaju i ugao od 20-80 stepeni.
Horizontalna orijentacija	ne	da	Vakuumski solarni kolektori mogu biti postavljeni samo sa orijentacijom cevi gore-dole, ne i levo-desno. Pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni bilo kako.
Ugao postavljanja	20-80 stepeni	0-90 stepeni	Vakuumski solarni kolektori moraju biti postavljeni pod uglom od 20-80 stepeni kako bi se osigurao optimalan rad grejnih cevi. Pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni pod uglom od 0-90 stepeni, iako ovo nije idealno zbog izloženosti suncu, pošto bi ugao trebao da bude što približniji geografskoj širini.
Otpornost na grad	umerena	visoka	Vakuumski i pločasti solarni kolektori mogu izdržati udare grada veličine >25mm prečnika, medjutim pločasti solarni kolektori su jači.
Mogućnost popravke	da	ne	Ukoliko je vakumski solarni kolektor oštećen usred udara grada ili pada grane, pojedinačna tuba se može zameniti. Ukoliko se pločasti solarni kolektor ošteti, mora se ceo zameniti.
Otpornost na kamenac	dobra	loša	Zbog malog prečnika bakarnih cevi koje se koriste u pločastim solarnim kolektorima, kamenac može lakse blokirati ove cevi nego u vakumskim solarnim kolektorima koji koriste cevi većih prečnika.