Powierzchnia absorbera
Całkowita powierzchnia pochłaniająca kolektora. W przypadku zestawów z kilkoma rozdzielaczami (patrz „Liczba rozdzielaczy”) obszar jest wskazany dla jednego urządzenia.
Zauważ, że znaczenie tego wskaźnika zależy od typu zbiornika (patrz odpowiedni punkt). W urządzeniach płaskich mówimy o obszarze roboczym - wielkości powierzchni narażonej na działanie promieni słonecznych. W modelach rurowych (próżniowe, termosyfonowe), gdzie rurki pełnią rolę pochłaniacza, brana jest pod uwagę całkowita powierzchnia rurek – w tym ta, która jest „w cieniu” podczas pracy i nie jest nagrzewana przez słońce . W celu wykorzystania tej powierzchni w pracy można zastosować specjalne odbłyśniki, jednak nie są one dostępne we wszystkich kolektorach rurowych.
Wszystko to sprawia, że pod względem powierzchni absorbera można porównywać tylko kolektory tego samego typu io podobnej konstrukcji. Jeśli mówimy o takim porównaniu, to duża powierzchnia z jednej strony zapewnia większą wydajność i szybkość nagrzewania, a z drugiej ma odpowiedni wpływ na gabaryty urządzenia i ilość miejsca potrzebnego do jego instalacji . Tutaj znowu jest specyfika, w zależności od rodzaju. Tak więc całkowita powierzchnia płaskiego kolektora odpowiada w przybliżeniu powierzchni powierzchni roboczej; jest nieco większa, ale ta różnica nie jest duża. Ale w modelach rurowych występuje paradoks, gdy całkowita powierzchnia jest mniejsza niż powierzchnia absorbera. Nie ma w tym jednak nic nadprzyrodzonego, jeśli we...źmiemy pod uwagę cechy konstrukcyjne i pomiarowe obu obszarów.
Powierzchnia apertury
Powierzchnia otworu kolektora; w zestawach składających się z kilku urządzeń (patrz „Liczba kolektorów”) jest wskazany dla jednego kolektora.
Obszar apertury to w rzeczywistości obszar roboczy urządzenia: wielkość przestrzeni bezpośrednio oświetlonej przez słońce. W modelach płaskich (patrz „Typ”) rozmiar ten odpowiada rozmiarowi szklanego „okna” z przodu kolektora; w tym przypadku powierzchnia otworu jest zwykle równa powierzchni absorbera (patrz odpowiedni punkt) lub nieco mniejsza (ze względu na fakt, że krawędzie „okna” mogą zakrywać krawędzie powierzchni absorbującej Ale w kolektorach rurowych (próżnia, termosyfon) powierzchnię apertury można mierzyć na różne sposoby, w zależności od obecności reflektora.Jeśli jest, powierzchnia robocza jest równa powierzchni absorbera, ponieważ rury są napromieniowane z Jeśli odbłyśnik nie jest przewidziany, powierzchnia apertury jest traktowana jako suma powierzchni projekcyjnych wszystkich rurek; długość projekcji odpowiada w tym przypadku długości rurki, szerokość do wewnętrznej średnicy bańki szklanej lub zewnętrzną średnicę dętki, w zależności od konstrukcji.
Powierzchnia apertury jest jednym z najważniejszych parametrów nowoczesnych kolektorów słonecznych i wiąże się z nią wiele cech wydajności. Jednocześnie, przeliczając te cechy na 1 m2 powierzchni apertury, można porównać ze sobą różne modele (w tym te związane z różnymi typami).
Rodzaj rur
Rodzaj rur użytych do budowy odpowiedniego kolektora słonecznego - próżniowy lub termosyfon (patrz "Typ").
- Bezpośrednie ogrzewanie próżniowe koncentryczne. Najprostszy typ rur próżniowych: pusta rura z absorbera zamknięta w szklanej kolbie próżniowej. Taka kolba ma podwójne ścianki, pomiędzy którymi znajduje się próżnia, która zapewnia niezbędny stopień izolacji termicznej. A określenie „bezpośrednie ogrzewanie” oznacza, że nośnik ciepła (woda) krąży bezpośrednio w rurze wewnętrznej, odbierając ciepło w wyniku kontaktu ze ścianami z absorbera.
Głównymi zaletami rur do bezpośredniego ogrzewania są prostota i niski koszt. Uważa się, że słabo nadają się do kolektorów „całorocznych”, jednak nowoczesne technologie pozwalają zapewnić bardzo wysoki stopień izolacyjności termicznej, dzięki czemu na współczesnym rynku dostępne są systemy całoroczne tego typu. Podobnie ma się sytuacja z zastosowaniem w systemach zamkniętych (patrz „Widok”): elementy grzejne bezpośrednie są nieco mniej odpowiednie do takiego zastosowania niż bardziej zaawansowane rury próżniowe (jak rura cieplna), jednak oprócz otwartych są również kolektory zamknięte z ogrzewaniem bezpośrednim. Jednak wadą tej opcji w każdym przypadku jest jej stosunkowo niska wydajność.
- Współosiowa rura cieplna próżniowa. Rury próżniowe wykorzystujące transfer energii poprzez tzw. rury cieplne - rurki cieplne. Zewnętrzna powłoka w takim elemencie to szkło, z podwójnymi ściankami i próżnią między nimi...(zgodnie z zasadą termosu), ale wewnętrzna część to tylko rurka cieplna - szczelna kolba (zwykle miedziana) wypełniona specjalnym płynem chłodzącym o niskiej temperaturze parowania. Górna część tej rurki jest wyprowadzona do kolektora (wymiennik ciepła), ma zwiększone wymiary i pełni rolę chłodnicy. Cały system działa w następujący sposób: światło słoneczne nagrzewa rurkę cieplną, opary chłodziwa unoszą się do jego górnej części, gdzie kondensują i przekazują ciepło przez ścianki grzejnika do wody płynącej wzdłuż kolektora. Kondensat spływa z powrotem na dno rurki cieplnej, po czym proces się powtarza.
Rury koncentryczne z rurkami cieplnymi są bardziej złożone niż systemy bezpośredniego ogrzewania i są oczywiście droższe. Z drugiej strony są bardziej wydajne, można je bez ograniczeń stosować w wysokociśnieniowych kolektorach zamkniętych, a także w systemach całorocznych. Ponadto urządzenia z tą zasadą działania są łatwe w naprawie: jeśli jedna z rur się zepsuje, nie trzeba wymieniać całego kolektora - wystarczy wymienić samą rurę. Nie powoduje to żadnych szczególnych trudności i można je wykonać bezpośrednio w miejscu instalacji, bez demontażu całej konstrukcji.
- Współosiowa próżnia typu U. Rury próżniowe wyposażone w wymienniki ciepła w kształcie litery U. Taki wymiennik ciepła ma postać cienkiego rurociągu rozciągającego się od korpusu kolektora na całej długości rury i z powrotem; rurociąg ma zwykle kształt litery U, stąd nazwa. Sam kolektor z reguły jest dwururowy: zimna woda wchodzi do kolektora przez jedną rurę (wejścia wymienników ciepła w kształcie litery U są z nią połączone), a podgrzana woda jest odprowadzana przez drugą (ciepło są do niego podłączone wyjścia wymiennika).
Taka konstrukcja pozwala na osiągnięcie dość wysokich współczynników wydajności w połączeniu z doskonałą izolacją termiczną: woda nie styka się bezpośrednio ze ściankami absorbera, co jest szczególnie ważne w przypadku użytkowania w chłodne dni. A przy zastosowaniu rurek typu U w zamkniętych kolektorach (patrz „Widok”) również nie ma problemów. Wśród wad, oprócz dość wysokich kosztów, można wymienić wysoką odporność hydrodynamiczną i wrażliwość na zanieczyszczenia, co stawia zwiększone wymagania dotyczące charakterystyki pompy i czystości chłodziwa. Ponadto takie kolektory są trudne do naprawy: rury i kolektor stanowią jedną całość, a aby rozwiązać problemy, często konieczne jest usunięcie całej konstrukcji z dachu i nie można wymienić osobnej rury. - Odkurzacz piórowy. Pierzaste rury próżniowe są rodzajem modyfikacji systemów rurek cieplnych (patrz odpowiedni punkt). W nich rurkę cieplną umieszcza się nie w dętce, ale na płaskim absorberze, a całą tę konstrukcję montuje się wewnątrz szklanej bańki, z której odprowadzane jest powietrze. Systemy pisaków są bardzo wydajne - dzięki temu, że absorber nie ogrzewa powietrza wewnątrz kolby, ale przenosi prawie całą energię do chłodziwa; jednak nie są tanie. Ponadto takie systemy są dość trudne do zainstalowania, a jeśli rura ulegnie awarii, nieuchronnie będzie trzeba ją całkowicie wymienić (choć zwykle nie ma problemów z samą wymianą). Warto również zauważyć, że rurki z piór są bardziej zależne od kąta padania światła niż rozwiązania z tradycyjnym pochłaniaczem kołowym.
Sprawność
Wydajność kolektora.
Początkowo termin „sprawność” oznacza cechę opisującą ogólną sprawność urządzenia – innymi słowy, współczynnik ten wskazuje, ile energii dostarczonej do urządzenia (w tym przypadku energii słonecznej) trafia na użyteczną pracę (w tym przypadku przypadku, podgrzewanie płynu chłodzącego). Należy jednak zauważyć, że w przypadku kolektorów słonecznych rzeczywista sprawność zależy nie tylko od właściwości samego urządzenia, ale także od warunków otoczenia i niektórych cech pracy. Dlatego cechy zwykle wskazują na maksymalną wartość tego parametru - tzw. sprawność optyczna lub „sprawność przy zerowej utracie ciepła”. Jest on oznaczony symbolem η₀ i zależy wyłącznie od właściwości samego urządzenia – mianowicie współczynnika pochłaniania absorbera α, współczynnika przezroczystości szkła t oraz sprawności przekazywania ciepła od absorbera do nośnika ciepła Fr. Z kolei rzeczywista sprawność (η) obliczana jest dla każdej konkretnej sytuacji przy użyciu specjalnego wzoru, który uwzględnia różnicę temperatur wewnątrz i na zewnątrz kolektora, gęstość promieniowania słonecznego wchodzącego do urządzenia, a także specjalne współczynniki strat ciepła k1 i k2. W każdym razie wskaźnik ten będzie niższy niż maksimum - przynajmniej dlatego, że temperatury wewnątrz i na zewnątrz urządzenia będą nieuchronnie różne (a im wyższa ta różnica, tym większe straty ciepła).
Niemniej jednak najwygodniej jest ocenić charakterystykę kolektora słonecznego i porównać go...z innymi modelami dokładnie pod kątem jego maksymalnej wydajności: w tych samych warunkach praktycznych (i przy tych samych wartościach współczynników k1 i k2) urządzenie z wyższa wydajność będzie bardziej wydajna niż urządzenie o niższym ...
Ogólnie rzecz biorąc, wyższe wartości sprawności umożliwiają osiągnięcie odpowiedniej sprawności, natomiast powierzchnia kolektora może być stosunkowo niewielka (co odpowiednio wpływa pozytywnie również na gabaryty i cenę). Parametr ten jest szczególnie istotny w przypadku, gdy planowane jest użytkowanie urządzenia w zimnych porach roku, na terenie o „ponurym” klimacie i stosunkowo niewielkim nasłonecznieniu lub gdy nie ma dużo miejsca na kolektor i niemożliwe jest zastosowanie dużego -obszarowe urządzenie. Z drugiej strony, aby zwiększyć wydajność, wymagane są konkretne rozwiązania projektowe - a one tylko komplikują i zwiększają koszt projektu. Dlatego przy wyborze według tego wskaźnika warto wziąć pod uwagę specyfikę aplikacji kolektora. Na przykład, jeśli urządzenie zostanie zakupione do domku letniskowego w regionie południowym, gdzie planuje się odwiedzić tylko latem, potrzeba stosunkowo mało wody i nie ma problemów ze słoneczną pogodą - nie można zwracać większej uwagi na wydajność.
Zbiornik wyrównawczy
Pojemność zbiornika wyrównawczego dostarczanego z kolektorem słonecznym.
Zbiornik wyrównawczy, jak sama nazwa wskazuje, ma na celu skompensowanie rozszerzalności cieplnej cieczy w systemie grzewczym (zaopatrzenie w ciepłą wodę, ogrzewanie itp.). Wraz ze wzrostem temperatury i wzrostem objętości cieczy jej nadmiar dostaje się do zbiornika wyrównawczego, co pozwala uniknąć krytycznego wzrostu ciśnienia i uszkodzenia elementów systemu. Pojemność zbiornika musi być wystarczająca, aby poradzić sobie z rozszerzalnością cieplną w maksymalnej planowanej temperaturze pracy. Możesz obliczyć minimalną pojemność za pomocą specjalnych formuł; uwzględniają całkowitą objętość i charakterystykę chłodziwa, różnice temperatur, cechy konstrukcyjne systemu grzewczego itp.
Zwróć uwagę, że zbiornik wyrównawczy można kupić osobno; jednak w niektórych sytuacjach wygodniej (lub nawet taniej) kupić go od razu z kolektorem słonecznym.
Grzałka elektryczna
Obecność
elementu grzejnego - rurowego grzejnika elektrycznego - w konstrukcji kolektora słonecznego.
Grzałka składa się z nici grzejnej, metalowej rurki, w której jest zamknięty, oraz materiału izolacyjnego o dobrej przewodności cieplnej (piasek, olej itp.), który wypełnia przestrzeń między gwintem a rurką. Takie urządzenie pełni rolę dodatkowej grzałki, która zwiększa ogólną wydajność kolektora: jeśli ogrzewanie od słońca nie wystarcza, można dodatkowo podłączyć grzałka i osiągnąć wymaganą temperaturę. Należy jednak pamiętać, że do korzystania z tej funkcji wymagana jest przynajmniej obecność prądu „na farmie”, a dla mocnych elementów grzejnych może być również potrzebny określony format podłączenia (bezpośrednio do rozdzielnicy, a nawet do trzech faz 400 V). Nie zapominaj też, że funkcja ta wiąże się z dodatkowymi kosztami: jeśli energia słoneczna jest „za darmo”, musisz zapłacić za prąd. Jednak kolektor słoneczny z elementem grzewczym jest nadal znacznie tańszy niż bojler czysto elektryczny lub bojler o tej samej mocy.
