Menu

Budowa, zasada działania i schematy instalacji solarnych

ZASADA DZIAŁANIA INSTALACJI SOLARNEJ

Zamontowany na dachu kolektor słoneczny przetwarza światło słoneczne w ciepło. Energia słońca po przejściu przez taflę szkła jest pochłaniana przez płytę absorbera o ciemnym kolorze, który nagrzewa  się do wysokiej temperatury. Użycie w kolektorze szyby jest celowe, powoduje powstanie efektu szklarniowego. Światło bez problemu przechodzi przez szkło, ale zamieniając się w ciepło nie może wrócić w przestrzeń, bo długość fal cieplnych jest inna. Dochodzi więc do kumulacji energii i szybkiego przyrostu temperatury. Zgromadzona na absorberze energia cieplna przekazywana jest umieszczonej pod nim wężownicy wymiennika ciepła. W wężownicy krąży niezamarzający płyn (roztwór glikolu), który odbierając ciepło z kolektora przesyła je dalej do zasobnika ciepłej wody użytkowej. Kolektor jest więc łącznikiem między słońcem, a zbiornikiem ciepłej wody (rys. poniżej). 
    Schłodzony płyn solarny przepływa następnie drugim rurociągiem z powrotem do kolektora i cały proces rozpoczyna się od nowa.  

 

Rys. Schemat działania instalacji solarnej.

 

W instalacji solarnej można wyróżnić dwa osobne obiegi:

- obieg wody użytkowej

- obieg kolektora

Na powyższym rysunku mamy też trzeci obieg, kotła c.o., który stanowi tutaj dodatkowe, alternatywne źródło ciepła. Każdy z ww. obiegów pracuje przy tym niezależnie i może być wymuszony osobną pompą. Rozwiązanie takie umożliwia zastosowanie w obiegu kolektora płynu o specyficznych właściwościach, który nie nadaje się co prawda do picia, ale jest odporny na bardzo niskie temperatury i w okresie zimowym nie zamarza. Nad całością pracy instalacji solarnej czuwa elektroniczny sterownik. Jest on zasilany prądem z sieci, podobnie jak pompa solarna, dlatego praca instalacji nie jest możliwa przy braku zasilania.

  Sterownik cały czas za pośrednictwem czujników temperatury bada temperaturę w kluczowych punktach instalacji:

- na kolektorze dachowym

- na zasobniku

Jeśli pomiędzy kolektorem, a zasobnikiem wytworzy się odpowiednio duża różnica temperatury (zwykle 15K) sterownik uruchamia pompę solarną i następuje wymiana ciepła. Ciepło z kolektora płynie do zasobnika ogrzewając w nim wodę. Cały proces kończy z chwilą, gdy zasobnik osiągnie wymaganą na termostacie temperaturę, lub różnica temperatur pomiędzy kolektorem a zasobnikiem spadnie poniżej wartości zadanej (zwykle 2K).

W Polsce wszystkie słoneczne instalacje działają na podobnej zasadzie, tzn. obieg kolektora wypełniony jest roztworem glikolu. Jest to standard związany z naszą szerokością geograficzną i warunkami panującymi w zimie. Na południu Europy, w Izraelu, w Australii dostępne są też inne rozwiązania noszące nazwę termosyfonu (rys. poniżej)

ozekol357.jpg

Ryc. Instalacja solarna termosyfonowa.

(rys. Atmosfera)

 

W tym rozwiązaniu zasobnik ciepłej wody znajduje się bezpośrednio obok kolektora na dachu budynku. Instalacja termosyfonowa zwana jest też grawitacyjną, bo obieg wody odbywa sie na zasadzie różnic jej gęstości bez użycia pompy. Zasobnik jest zawsze powyżej kolektora, tym samym ciepło z kolektora przepływa (unosi się) do zasobnika, a do kolektora wpływa chłodniejsza (cięższa) woda. Nie są tutaj potrzebne żadne czujniki temperatury. Obieg kończy się w momencie, gdy różnica temperatur pomiędzy kolektorem, a zasobnikiem wyrówna się. Z uwagi na umieszczenie bardzo wysoko samego zbiornika nie jest wymagana pompa do przepompowania ciepłej wody do instalacji. Woda spływa w tym wypadku grawitacyjnie do punktów poboru, a jej miejsce zajmuje woda zimna z wodociągu. 

W układach termosyfonowych, w obiegu kolektora można stosować czystą wodę. Ma ona większą pojemność cieplną niż glikol. Dla glikolu propylenowego ciepło właściwe wynosi około 3,58 kJ/kgK, podczas gdy dla wody około 4,19 kJ/kgK. Woda jest w przyrodzie najlepszym zasobnikiem energii. Układy termosyfonowe pracujące na wodzie wodociągowej mają więc o około 20% większą ozekol358.jpgwydajność od podobnych pracujących na glikolu.

 

Rys. Schemat systemu termosyfonowego

 

W instalacji z termosyfonem woda zimna doprowadzona jest bezpośrednio do zasobnika na dachu, a stąd po ogrzaniu przepływa do instalacji w budynku. Przy braku słońca woda dogrzewana jest przez alternatywne źródło ciepła (auxiliary system).

Układy termosyfonowe mogą mieć bardzo różne rozwiązania w zależności od budowy zasobnika i typu kolektora. Można w nich stosować kolektory płaskie jak i rurowe przepływowe i typu "heat pipe". Zaletą jest prostota konstrukcji, brak sterownika i pompy solarnej, tym samym uniezależnienie od poboru energii z sieci. Wady, to:

- konieczność stosowania większej średnicy rur dla zminimalizowania strat ciśnienia

- brak możliwości zastosowania w całym sezonie, z uwagi na możliwość zamarznięcia układu, w okresie zimowym system musi być opróżniony z wody.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});