Výroba solárnych kolektorov
Solárny kolektor
Solárny kolektor je zariadenie, ktoré zachytáva slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo. Kolektory sa líšia svojou konštrukciou (ploché kolektory, trubicové kolektory, bazénové absorbéry), teplonosným médiom (kvapalina, vzduch) a použitou izoláciou (minerálna vlna, vákuum).
Základom každého solárneho kolektora je absorbér. Absorbér sa vyrába z tepelne veľmi dobre vodivého plechu (meď, hliník), na ktorom je nanesená selektívna vrstva s vysokou pohltivosťou (absorpciou) slnečného žiarenia a nízkym vyžarovaním (emitanciou) tepla. Teplo sa prenáša z absorbéra na teplonosné médium, ktoré preteká rúrkami a odvádza sa potrubím do zásobníka teplej vody
Typy solárnych kolektorov
Jedno z možných rozdelení využitia slnečných kolektorov a ich druhov je nasledujúce:
• Ploché kolektory – nekoncentrujúce slnečné kolektory, ich pohlcujúci povrch je rovinný. Delia sa na:
-
kvapalinové – využívajú kvapalinu ako teplonosnú látku,
-
vzduchové – teplonosné médium je vzduch,
-
vákuové – teplonosná látka je izolovaná od okolia vákuom.
Povrch plochého kolektora je rovinný. Absorbér, ktorý je vložený do plášťa kolektora, je izolovaný z dôvodu minimalizácie tepelných strát minerálnou vlnou hrúbky 40 až 70 mm. Plášť kolektora tvorí väčšinou hliníková vaňa, ktorá je ľahká a zároveň mechanicky pevná. Nevyhnutnou vlastnosťou plášťa je vodotesnosť a odolnosť voči korózii. Na ochranu absorbéra z prednej strany slúži kryt vyrábaný prevažne zo skla, prípadne zo sklolaminátu alebo polykarbonátu. Medzi požadované vlastnosti krytu kolektora patria tepelná odolnosť, vysoká priepustnosť slnečného žiarenia, odolnosť voči nárazom (napr. krupobitiu) a nízka hmotnosť.
Ako teplonosné médium sa v solárnych kolektoroch používa kvapalina a vzduch.
Plochý solárny kolektor : 1 – plášť kolektora, 2 – tepelná izolácia, 3 – zberné potrubie, 4 – absorbér, 5 – sklenený kryt
• Trubicové – teplonosná látka izolovaná od okolia vákuom
Trubicový kolektor : 1 – sklenená trubica s vákuom, 2 – tepelná trubica, 3 – absorbér, 4 – výmenník tepla (kondenzátor), 5 – zberná medená rúrka teplonosnej kvapaliny, 6 – tepelná izolácia
Trubicové kolektory môžeme rozdeliť na kolektory s priamym prúdením a kolektory s tepelnou trubicou „heat-pipe“. Absorbér trubicového kolektora je v sklenenej trubici v ktorej je vákuum slúžiace ako izolácia. Trubicové kolektory eliminujú tepelné straty prúdením – konvekciou a vedením – kondukciou, čím sa zvyšuje ich výkon a docieli sa aj vyššia teplota teplonosného média.
Pri kolektoroch s priamym prúdením, preteká teplonosné médium od rozdeľovača ku koncu rúrky, odoberá teplo z absorbéra a tečie opäť do rozdeľovača. Ich prednosťou je, že nepotrebujú na svoju činnosť montáž pod sklonom.
V prípade kolektorov pracujúcich na princípe tepelnej trubice sa v rúre nachádza kvapalina, ktorá sa odparuje pri nízkej teplote (najčastejšie alkohol). Para stúpa na horný koniec rúry, kde je umiestnený výmenník tepla – kondenzátor a svoje teplo nepriamo odovzdáva teplonosnému médiu. Po odovzdaní tepla vo výmenníku sa kvapalina ochladí, skondenzuje a klesá späť dolu. Aby tento kolobeh fungoval, musí mať kolektor sklon aspoň 30°. Prednosťou tohto systému je, že po odparení kvapaliny sa kolobeh zastaví, čím je kolektor chránený proti prehriatiu. Naopak medzi nevýhody patrí, že môže dochádzať k praskaniu trubíc a strate vákua pri teplotných šokoch – napríklad pri prehánkach v lete, kedy sú trubice rozohriate.
Fungovanie solárnych kolektorov na princípe tepelnej trubice
• Bazénové absorbéry
Tento druh slnečných kolektorov nemá kryt. Ten nie je potrebný, pretože tok tepla z absorbéra sa okolia nie je veľký, a kryt by uberal príliš veľa slnečnej energie. Plastové kolektory sa skladajú len z prepojených absorbérov a preto majú zníženú odolnosť voči tlaku a teplote. Teplonosným médiom je v tomto prípade priamo filtrovaná voda z bazéna.
Tieto kolektory sú navrhované len na prevádzku v letných mesiacoch, na zimu musia byť vyprázdnené ešte pred prvými mrazmi. Vyrábajú sa s UV stabilizovaného polypropylénu, ktorý je odolný voči klimatickým vplyvom a takisto voči chlóru v bazénovej vode. Majú rovný čierny povrch, takže slnečné žiarenie je rovnomerne rozložené na celej ploche a preto dosahujú vysokú účinnosť (až 80%.).
• Koncentrujúce kolektory – využívajú odrazové plochy, šošovky a ďalšie optické prvky na presmerovanie a koncentráciu slnečného žiarenia, ktoré prechádza cez otvor do absorbéra
