Budowa i funkcjonowanie kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczneBudowa i funkcjonowanie kolektorów słonecznych

Kolektor słoneczny składa się z takich elementów jak: obudowa, izolacja, absorber z orurowaniem, przezroczysta osłona.

Zestaw solarny

Absorber (często nazywany płytą pochłaniającą) wykonywany jest najczęściej z miedzi. Jego zadaniem jest pochłonięcie padających promieni słonecznych i zamienienie ich na energię cieplną.

Następnie energia jest przekazywana do rurek znajdujących się pod absorberem, w których przepływa ciecz robocza. Płyta pochłaniająca jest pokryta specjalnymi matowymi, ciemnymi powłokami - ciemny kolor absorbuje większą ilość energii, a matowy zapobiega odbijaniu się promieniowania.

Zintegrowanym elementem z absorberem jest orurowanie. Najczęściej stosowany układ składa się z 2 kanałów zbiorczych i równolegle umieszczonych rurek na całej powierzchni kolektora (tzw. harfa). Można się także spotkać z ułożeniem wężowniczym, który stanowi pojedynczy odcinek wygiętej rury. Układ wężownicowy stanowi uproszczenie wykonania absorbera i gwarantuje 100% szczelność. Jednak jego poważną wadą są większe opory przepływu czynnika, a także niejednostajna praca absorbera. Wzrost uzysku energii można osiągnąć poprzez wydłużenie czasu przebywania czynnika w kolektorze, np. przez zastosowanie podwójnej wężownicy. Dobre przekazywanie ciepła pomiędzy absorberem a czynnikiem (najczęściej jest nim glikol) jest możliwe przez odpowiedni kontakt płyty z rurą.

Kolektor jest przykryty od przodu przezroczystą osłoną. Jej rolą jest ograniczenie emisji ciepła do otoczenia, za zarazem zapewnienie pełnej przepuszczalności promieni słonecznych. Stanowi ono także funkcję ochronną przed deszczem, kurzem, wiatrem i uszkodzeniami mechanicznymi. Osłona wykonana jest z tzw. szkła słonecznego. Jest to szkło hartowane, o niskiej zawartości żelaza i grubości ok. 4mm. Najważniejszym elementem charakteryzującym szybę solarną jest współczynnik transmisji, który w przypadku najlepszych szyb jest oznaczany cyfrą 1. Obudowy kolektorów słonecznych przeważnie wykonywane są z metalu i pełnią funkcję nośną i osłonową.

Bardzo ważnym elementem kolektora jest izolacja cieplna zapobiegająca stratom ciepła. Materiałem izolacyjnym jest najczęściej wełna mineralna, ewentualnie szklana lub pianka poliuretanowa. Izolacja jest umieszczona w miejscach najbardziej narażonych na straty ciepła, a więc na spodzie urządzenia i po jego bokach. Tworzywa izolacyjne powinny mieć odpowiednią grubość, a także wykazywać się długotrwałą odpornością na działanie nagrzanego do wysokich temperatur absorbera. Izolacja nie może być jednak zbyt szczelna, aby zapewnić wentylację, która umożliwi odprowadzenie wilgoci, która mogła się dostać wraz z powietrzem.