Tag Archives: selektywnośc

Kolektory płaskie

Zasada działania

Promienie słoneczne, padając na kolektory płaskie, nagrzewają do bardzo wysokich temperatur, płaski absorber wykonany z metalu bardzo dobrze przewodzącego ciepło. Absorber pokryty jest ciemną warstwą tlenków metali, która ma za zadanie jak najlepiej pochłonąć padające promienie słoneczne. Z absorberem połączony jest system rurek miedzianych, przez które przepływa czynnik grzewczy. W naszym rejonie geograficznym jest to czynnik niezamarzający – glikol, który odbiera ciepło od absorbera.  Gorący czynnik transportowany jest instalacją do np. zasobnika wody użytkowej, gdzie następuje oddanie ciepła i ochłodzony już glikol wraca do kolektora zamykając obieg.

Budowa

kolslon5Pokrycie

Pokrycie najczęściej wykonywane jest ze szkła hartowanego lub specjalnego, czasem z tworzyw sztucznych, które są odporne na działanie promieni słonecznych lub tworzyw akrylowych np. plexi. Warstwa ta powinna cechować się odpowiednią wytrzymałością, odporną na działanie wiatru, gradu oraz innych warunków atmosferycznych. Oprócz tego pokrycie powinno być twarde, łatwo zmywalne oraz odporne na osiadanie kurzu (nie powinno wytwarzać się pole elektrostatyczne). Dodatkowo, mocując kolektor do ramy musimy pamiętać o kompensacji wydłużeń, które powstają w przedziale temperatur -25 ÷ +150°C.

Właściwości materiałów stosowanych do wykonywania pokryć kolektorów słonecznych

Właściwości

Rodzaj materiału
plexi poliwęglany poliestry zbrojone wł. szklanym

szkło budowlane

Współczynnik przepuszczalności

89-92 82-89 77-90 86-93
Grubość w mm 3,2 3,2 1

3

Współczynnik załamania 1,48-1,5 1,59 1,5-1,6

1,5

Gęstość, g/cm3

1,17-1,2 1,2 1,3-1,5 2,5
Współczynnik rozszerzalności liniowej 5-9 6,6 3-4

0,8-0,95

Nasiąkliwość po 24 h

0,3÷0,4 0,15 0,12÷0,16
Współczynnik przewodności cieplnej λ 0,2-0,25 0,2 0,21

1,15

Ciepło właściwe

1,46 1,26 1,05 0,84
Trwała odporność cieplna 60-93 104-132 93

250

Współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego, %, dla niektórych, materiałów stosowanych na pokrycie kolektorów (wg badań Uniwersytetu w Grazu)

Materiał

Grubość w mm Barwa przełomu materiału Kąt padania promieni słonecznych
90 75 60 45 30

15

Szkło budowlane

5-6 Zielona 80 80 80 77 72 41
Szkło zbrojone 5-6 Ciemnozielona 67 67 65 62 56

39

Plexi

3 90 90 90 85 83 53
Szkło budowlane 2 Zielona 86 87 85 82 79

52

Szkło budowlane

3 Zielono oliwkowa 93 91 92 86 84 55
Szkło budowlane 4 Zielono oliwkowa 87 87 87 86 80

48

Szkło Antisol E

5-6 54 53 53 49 45 25
Szkło Antisol N 22 22 22 22 21

11

Absorbery

Jest to jeden z najważniejszych elementów kolektora słonecznego, który powinien być odporny na działanie promieniowania słonecznego i wysokich temperatur. Wykonane są zwykle ze stali, miedzi, aluminium lub tworzyw sztucznych. Najczęściej stosowanym materiałem jest aluminium, które ma stosunkowo niską cenę i dobre właściwości cieplne. Dodatkowo jest odporne na korozję i można je uszlachetnić chemicznie.

Pod względem konstrukcyjnym rozróżnia się dwa typy płyt pochła­niających:

  • wykonywane z blachy, do której przymocowana jest wężownica, przez którą przepływa czynnik roboczy,
  • złożone z dwóch tłoczonych blach, między nimi powstaje układ kanałów, przez który prze­pływa czynnik roboczy

Płyty pochłaniające od strony tylnej i ewentualnie bocznych powinny być zabezpieczone przed korozją. Natomiast czołowa strona płyty pokryta jest warstwą pochłaniającą. Warstwa ta ma bardzo istotny wpływ na uzyskaną moc cieplną i sprawność pochłaniania energii.

Najważniejszą cechą powłoki kolektora jest  selektywność. Współczynnik pochłaniania promieniowania w zakresie fal krótkich do 1,5 μm powinien być możliwie duży, a współczynnik emisji powinien być możliwie mały w zakresie fal o długości powyżej 1,5 μm.

Właściwości niektórych powłok

Materiał

Współczynnik pochłaniania α Współczynnik emisjiε Selektywność
Aluminium polerowane 0,38 0,027

14

Aluminium utlenione 0,024 mm

0,43 0,765 0,55
Aluminium utlenione (KMnC>4) 0,3 0,35

2.3

Aluminium pokryte CuO

0,85 0,11 7,7
Beton 0,9 0,6

1,5

Chrom

0,35 0,41 0,85
Cu — czarne (miedź czerniona przez działanie NaOH + NaClO2) 0,93 0,11

8,5

Czerń chromowa

0,98 0,14 7,0
Ebanol na miedzi kolorowany na czarno (głównie CuO) 0,9 0,16

5,6

Farby czarne 3M

0,9? 0,89 1,1
— czarna Parsonsa 0,9g 0,98

1,0

 szaroczarna

0,87 0,87 1,0
— biała akrylowa 0,9 0,26

3,5

— biała TiOg (tytanowa)

0,19 0,94 0,2
— biała ZnO (cynkowa)

0,92

0,12

7,7

Miedź polerowana

0,036 0,35 0,1
Nikiel 0,1 0,4

0,25

Nikiel czarny zawierający tlenki i siarczki

0,92 0,11 8,4
Sadza na bazie akrylu jako środka wiążącego 0,83 0,94

0,88

Tlenki magnezu

0,86 0,14 4,8
Żelazo 0,11 0,44

0,25

Izolacja cieplna

Każdy materiał izolujący powinien charakteryzować się małym współczynnikiem prze­wodności cieplnej, odpornością na temperaturę oraz działanie czynników atmosferycznych, duża odpornością mechaniczną i co najważniejsze powinien ograniczać starty ciepła. Najczęściej stosowanym rodzajem izolacji w kolektorze słonecznym jest sztywna pianka poliuretanowa oraz spieniony polistyren. Ich grubość powinna być tak dobrana, aby strumień ciepłą przenikający przez tylną ściankę był dla kolektorów eksploatowanych przez cały rok nie większy od 1 W/m2, natomiast dla kolektorów wykorzystywanych tylko w lecie — od 5 W/m2.

źródło:
1) www.poradnik.sunage.pl
2) www.instsani.pl