PORÓWNANIE KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

Do badań użyto: kolektor próżniowy typu CosmoSUN Select, oraz kolektor płaski typu CosmoSUN Basic – rys. 1 oraz 2.

Rys. 1. Kolektor płaski – CosmoSUN Basic 2.51 Fig. 1. The flat-plate collectors– CosmoSUN Basic 2.51

Rys. 2. Kolektor próżniowy – CosmoSUN Select 2.09 Fig. 2. The vacuum collector – CosmoSUN Select 2.09

Zarówno kolektor próżniowy typu CosmoSUN Select, jak i kolektor płaski typu CosmoSUN Basic przy określonej różnicy temperatur ∆T miedzy temperaturą absorbera T_abs i temperaturą otoczenia otrzymują od Słońca taką samą ilość energii promieniowania słonecznego, ponieważ posiadają taką samą sprawność cieplną. Zależność tą ilustruje punkt przecięcia charakterystyk sprawnościowych omawianych kolektorów. (rys.3).

Analiza efektywności energetycznej... 111

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sprawność kolektora słonecznego [-]

ΔT

Różnica temperatur [K]

Kolektor płaski CosmuSUN Basic 2.51

Kolektor próżniowy CosmoSUN Select 2.09

Rys. 3. Porównanie charakterystyk sprawnościowych kolektorów słonecznych CosmoSUN Basic 2.51 i CosmoSUN Select 2.09

Fig. 3 The comparison of efficiency characteristics of solar collectors

Należy zauważyć, że wraz ze spadkiem lub wzrostem różnicy temperatur ∆T, sprawność cieplna kolektorów również ulega zmianie. Kolektor płaski typu CosmoSUN Basic w porównaniu do kolektora próżniowego typu CosmoSUN Select charakteryzuje się wyższą sprawnością cieplną przy małych różnicach temperatur do ok. 25 K, czyli przy ciepłych dniach. Wraz ze wzrostem tej różnicy (obniżeniem temperatury zewnętrznej) sprawność tego kolektora zmniejsza się, natomiast sprawność cieplna kolektora próżnio-wego utrzymuje się na wysokim poziomie, praktycznie bez względu na temperatury ze-wnętrzne. Dlatego kolektory płaskie typu CosmoSUN Basic pod względem energetycznym są wydajniejsze w okresach letnich (wiosna, lato), a kolektory próżniowe – w okresach przejściowych (jesień, zima), co pokazano poniżej.

Rys. 4. Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 m³ o temp.45⁰C oraz rocznym stopniu jej

pokrycia na poziomie 50%: A - przez kolektory typu CosmoSUN Basic 2.51 B - przez kolektory typu CosmoSUn Select 2.09oznaczenia: Energia dodatkowego

źródła, Energia słoneczna,

Fig. 4 The comparison of thermal performance of solar collectors

112 M. Chalamoński Wymagana energia do podgrzewania c.w.u.

Należy zauważyć, że ilość energii cieplnej (niebieskie słupki) uzyskanej z kolektora płaskiego w okresie miesięcy: maj, czerwiec, lipiec jest o wiele większa niż pozyskanej przez kolektor próżniowy w analogicznym okresie. Jednak w miesiącach listo-pad, grudzień, styczeń, luty ilość energii cieplnej uzyskanej przez kolektor próżniowy jest znacznie większa niż przez kolektor płaski w analogicznym czasie.

Trzeba pamiętać, że sprawność cieplna kolektora słonecznego zależy również od temperatury nośnika ciepła (płynu solarnego), a co za tym idzie – temperatury absorbera.

Jeżeli temperatura będzie wysoka co wiąże się z duża różnicą temperatur ∆T), wówczas może okazać się, że w okresie letnim wydajniejszy będzie kolektor próżniowy.

Wysoka temperatura nośnika ciepła ma miejsce w instalacjach opartych na pła-skich kolektorach słonecznych o wysokim rocznym stopniu pokrycia zapotrzebowania na c.w.u. (rys.6). Wówczas w okresach letnich kolektory typu CosmoSUN Basic z powodu nadmiaru ciepła pracują w zakresie wysokich temperatur, co wiąże się ze spadkiem ich sprawności cieplnej.

Rys. 5. Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu CosmoSUn Basic 2.51 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm³ o temp. 45⁰C oraz rocznym

stopniu jej pokrycia na poziomie 60%; oznaczenia jak na rysunku wyżej.[3]

Fig. 5. Thermal efficiency of solar collectors type CosmoSUn Basic 2.51

Rys. 6. Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu CosmoSUN Select 2.09 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm³o temp. 45⁰C oraz rocznym

stopniu jej pokrycia na poziomie 60%; [3]

Fig. 6. Thermal efficiency of solar collectors type CosmoSUN Select 2.09

Analiza efektywności energetycznej... 113 Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego dla omawianych ko-lektorów, pracujących przy odmiennych wartościach ∆T przedstawiono na rysunku 7.

Wynika z niego, ze kolektor próżniowy zaczyna gromadzić energię cieplną już przy małych wartościach natężenia promieniowania słonecznego. Jest to wynikiem dobrej izolacji ciepl-nej, jaką jest próżnia, a co za tym idzie straty ciepła są minimalne. W związku z tym ko-lektory te są o ok. 30% wydajniejsze od kolektorów płaskich. Inaczej rzecz ujmując, aby uzyskać ten sam efekt wydajności cieplnej jak dla kolektorów płaskich o danej powierzchni absorbera, uzyska się z kolektora próżniowego o powierzchni absorbera mniejszej o ok.

30%.

Ismin CosmoSun Basic

Ismin CosmoSun Select

Rys. 7. Porównanie charakterystyk wartości progowych natężenia promieniowania słonecznego I _smin w funkcji ∆T dla kolektora płaskiego typu CosmoSUN Basic 2.51 i

kolektora próżniowego typu CosmoSUN Select 2.09

Fig. 7. The comparison of characteristics of threshold values of solar radiation I _smin

Rys. 8. Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm³ o temp. 45⁰C oraz rocznym stopniu jej

pokrycia na poziomie 30%: A - przez kolektory typu CosmoSUn Select 2.09;

B - przez kolektory typu CosmoSUN Basic 2.51

Fig. 8. The comparison of thermal efficiency of solar collectors for day demand on warm usable water

114 M. Chalamoński 3. PODSUMOWANIE

Analizując otrzymane wykresy można zauważyć, że w miesiącach letnich w przypadku kolektorów płaskich, dobranych na wysokie pokrycie ciepłej wody w skali roku , może dojść do przegrzewania powierzchni kolektorów, jak i przegrzewania ciepłej wody w zasobniku. Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego dla omawia-nych kolektorów słoneczomawia-nych pracujących dla różomawia-nych wartościach ∆T przedstawiono na rysunku numer 7. Wynika z niego, że kolektor próżniowy typu CosmoSUN Select zaczyna gromadzić energię cieplną już przy stosunkowo małej wartości natężenia promieniowania słonecznego, dzięki posiadaniu bardzo dobrej izolacji cieplnej, jaką jest próżnia, co skut-kuje minimalnymi stratami ciepła do otoczenia. W związku z tym kolektory te są o ok. 30%

wydajniejsze od kolektorów płaskich typu CosmoSUN Basic.

W instalacjach słonecznych, w których stopień pokrycia zapotrzebowania na c.w.u. kształtuje się na poziomie 20-40%, różnica w pracy pomiędzy kolektorami typu CosmoSUN Basic i próżniowymi typu CosmoSUN Select jest nieznaczna rys.7. Dlatego w tego typu instalacjach zasadne jest stosowanie kolektorów płaskich typu CosmoSUN Basic co zapewni niższe koszty inwestycyjne i równocześnie wysoką efektywność pracy, która wynika z niskich temperatur nośnika ciepła (płynu solarnego).

4. LITERATURA

[1] Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, r. 2000-2011

[2] Dobriański J., Wymiana ciepła w instalacjach słonecznych z płaskimi kolektorami.

[3] Ferencowicz J., Wentylacja i klimatyzacja, WNT Warszawa

[4] Lewandowski W.M., Proekologiczne źródła energii. WNT, Warszawa, 2007.

[5] Praca zbiorowa pod red. Mirosława Zawadzkiego: Kolektory słoneczne, pompy ciepła na tak. Polska Ekologia, wyd. I, 2003

[6] Wiśniewski G. i inni: Kolektory słoneczne – energia słoneczna w mieszkalnictwie [7] http://bimsplus.com.pl

ANALYSIS OF THERMAL EFFICIENCY