| KOLEKTOR SOLARNY | |
|---|---|
 ProfiloCap | |
| Miejsce | Częstochowa |
| Data | Sierpień 2014 |
| Powierzchnia | Profilowana |
Budowa kolektora[]
Rys. 1. Kolektor z płytą płaską (opis w tekście)
Rys. 2. Kolektor z płytą profilowaną (opis w tekście)
Rys. 3. Kolektor z powierzchnią rurową (opis w tekście)
Typowy kolektor solarny powietrzny (rys. 1.) składa się z powierzchni pochłaniającej promieniowanie słoneczne zwanej też absorberem (3), oszklenia pojedynczego a czasami podwójnego (1) chociaż w zastosowaniach niskotemperaturowych stosuje się też kolektory bez oszklenia, izolacji cieplnej (5), obudowy (4) oraz przewodów wlotowych (6) i wylotowych (7).
Powierzchnia pochłaniająca promieniowanie słoneczne pokryta jest czarną matową powłoką, zazwyczaj farbą (2). W najprostszym przypadku jest to powierzchnia płaska, a w rozwiązaniach bardziej zaawansowanych jest to powierzchnia karbowana, falista, profilowana (rys.2.), rurowa (rys. 3), ...
Przepływające przez kolektor powietrze ogrzewa się przez kontakt z ciepłą powierzchnią absorbującą promieniowanie słoneczne. Przepływ powietrza przez kolektor może odbywać się w sposób naturalny (konwekcja naturalna) lub może być wymuszony za pomocą wentylatora (konwekcja wymuszona).
Elementy składowe kolektora[]
Płyty absorbujące[]
Rys. 4. Rodzaje płyt absorbujących (opis w tekście)
Głównym elementem kolektora solarnego powietrznego jest płyta absorbująca promieniowanie słoneczne. W oparciu o geometrię płyty absorbującej rys. 4.) można dokonać następującego podzału: płyta płaska (a), płyta płaska chropowata, płyta profilowana (b), ożebrowana (c), żaluzjowa (d), włóknista (e) i porowata (f).
W najprostszych konstrukcjach stosuje się zazwyczaj płyty płaskie mimo niezbyt korzystnych warunków wymiany ciepła między płytą a przepływającym przez kolektor powietrzem. Zastosowanie płyt chropowatych podnosi wartość współczynnika wnikania ciepła od płyty do powietrza o 10 do 15 %. Dobre wyniki daje też stosowanie płyt falistych, profilowanych lub ożebrowanych które powodują zwiększenie turbulencji (zawizowań) w przepływającym powietrzu polepszając w ten sposób warunki wymiany ciepła a jednocześnie zapewniają zwiększenie powierzchni wymiany ciepła w porównaniu do płyty płaskiej.
Stosuje się też płyty włókniste lub porowate. Płytę włóknistą tworzy luźno upakowany wewnątrz kolektora materiał włóknisty (np. tworzywo sztuczne, wióry metalowe, ...) , natomiast płyta porowata zbudowana jest ze sztywnego materiału porowatego najczęściej z tworzywa sztucznego. Płyty włókniste lub porowate stosowane są raczej rzadko.
Płyty absorbujące promieniowanie słoneczne w wykonuje się z metalu (blachy) a w zastosowaniach niskotemperaturowych także z tworzywa sztycznego lub nawet z masy papierowej.
Pokrycia płyt absorbujących[]
Najbardziej pospolitym pokryciem płyt absorbujących promieniowanie słoneczne jest czarna matowa farba. Ze względów estetycznych czasami stosuje się farby o innym ciemnym kolorze np. fioletowa, brązowa, ... mimo niewielkiego pogorszenia współczynnika absorpcji promieniowania. Są to pokrycia absorbujące promieniowanie słoneczne w sposób nieselektywny. Oznacza to,że współczynnik absorpcji promieniowania słonecznego wynoszący około 95 % jest równy współczynnikowi emisji zwrotnego promieniowania podczerwonego od płyty w kierunku oszklenia, co jest źródłem strat ciepła do otoczenia.
Zmniejszenie tych strat umożliwiają pokrycia absorbujące promieniowanie w sposób selektywny. Zapewniają one zmniejszenie wspóczynnika emisji zwrotnego promieniowania podczerwonego od płyty w kierunku oszklenia do wartości ok. 10 %. Pokrycia selektywne są jednak droższe i z tego powodu rzadko stosowane w zastosowaniach niskotemperaturowych.
Osłony przezroczyste[]
Na słony przezroczyste stosuje się często zwykłe szkło okienne o grubości 3 do 4 mm. Współczynnik przepuszczalności promieniowania widzialnego wynosi dla tego szkła 85 do 88 %. Lepszymi własnościami optycznymi niż zwykłe szkło okienne cechuje się tzw. szkło bezbarwne o obniżonej zawartości związków żelaza. Współczynnik przepuszczalności promieniowania widzialnego wynosi dla tego szkła 91 %.
Osłony przezroczyste mogą być też wykonane z płyty z tworzywa sztucznego. Przykładem mogą być płyty z tworzywa poliestrowego wzmocnionego włóknem szklanym dla których współczynnik przepuszczalności promieniowania widzialnego wynosi 84 do 90 %.
Jako osłony przezroczyste mogą być też stosowane folie z tworzywa sztucznego. Przykładem może być folia z tworzywa Tedlar (polifluorek winylu) o przepuszczalności 92 % i folia z tworzywa Teflon o jeszcze lepszej przepuszczalności promieniowania widzialnego wynoszącej 96 %.
Izolacja cieplna[]
Jako izolację cieplną w kolektorach solarnych powietrznych stosuje się wełnę szklaną lub mineralną, spieniony poliuretan, styropian, itp. Materiały te stosowane są samodzielnie lub w postaci kilku warstw złożonych z kilku materiałów.
Podstawowym problemem jest zabezpieczenie izolacji cieplnej przed zawilgoceniem i przez to utratą własności izalacyjnych. Dlatego należy szczególnie zadbać o szczelność obudowy zewnętrznej kolektora solarnego.
Obudowa kolektora[]
Obudowy wykonane są zazwyczaj z blachy stalowej zabezpieczonej przed korozją lub z blachy aluminiowej. Spotyka się też obudowy wykonane z tworzywa sztucznego lub z drewna.
Sposoby przepływu powietrza przez kolektor[]
Rys. 5. Przepływ nad płytą (opis w tekście)
Rys. 6. Przepływ pod płytą (opis w tekście)
Rys. 7. Przepływ nad i pod płytą (opis w tekście)
Rys. 8. Przepływ przez płytę porowatą (opis w tekście)
W przypadku kolektora solarnego z płytą absorbującą płaską, falistą, karbowaną lub profilowaną przepływ powietrza może odbywać się nad płytą (rys. 5), pod płytą (rys.6) lub nad a następnie pod płytą (rys. 7).
W przypadku kolektora solarnego z płytą absorbującą włóknistą lub porowatą przepływ powietrza może odbywać się na trzy różne sposoby (rys. 8).
Zastosowania kolektorów solarnych[]
Ogrzane w kolektorach solarnych powietrze jest następnie używane do potrzeb grzewczych lub technologicznych. Kolektory słoneczne powietrzne są proste w budowie i sprawne. Mogą być używane jako samodzielne źródło ciepła lub mogą wpomagać tradycyjne systemy grzewcze przyczyniając się do oszczędności energii i zmniejszenia emisji dwutlenku węgla.
Typowe zastosowania kolektorów solarnych powietrznych to ogrzewanie pomieszczeń, ogrzewanie szklarni o przedłużonym okresie eksploatacji, wstępne podgrzewanie powietrza do wentylacji pomieszczeń oraz dostarczanie ciepłego powietrza do procesów technologicznych a w szczególności dostarczanie ciepłego powietrza w procesach suszarniczych.
Filmy i slajdy[]
