Energia energii nie równa.
Zasadnicza różnica między kolektorami próżniowymi a płaskimi polega na temperaturze, do jakiej będą one w stanie podrzeć wodę.
Jeżeli przyjrzymy się wzorowi na sprawność kolektora.
Widzimy, że temperatura, do której dany kolektor będzie w stanie podgrzać wodę zależy od:
- Natężenia promieniowania słonecznego Ek
- Izolacji cieplnej kolektora k1, k2
- Sprawności optycznej
Parametry te szerzej opisane były we wpisie Co należy wiedzieć o certyfikatach kolektorów słonecznych
W tych samych warunkach pracy to od izolacji cieplnej kolektora zależy, do jakiej temperatury będzie w stanie pogrzać wodę w zasobniku. Najlepiej widać to na wykresie różnicy temperatur absorber otoczenie w funkcji natężenia promieniowania Ek.
Co wynika z tego wykresu? Kolektor lepiej izolowany cieplnie przy niższych wartościach natężenia promieniowania słonecznego uzyskuje wyższe temperatury absorbera. W półroczu letnim nie ma to wielkiego znaczenia. Z uwagi, że temperatura otoczenia kolektora jest wysoka (powyżej zera) a ciepłą wodę nie podgrzewamy więcej niż do 50C. W tych warunkach zarówno kolektor płaski jak i próżniowy spiszą się podobnie. Paradoksalnie kolektor płaski może dawać w tym okresie większe uzyski energii z uwagi na wyższą sprawność optyczną.
Zasadniczą przewagę kolektora próżniowego i jego dobrej izolacji widać dopiero w zimie, gdy energii słonecznej jest mało a dodatkowo jest zimno. Średnie wartości natężenia promieniowania słonecznego w grudniu czy styczniu mieszczą się w przedziale 50 – 100 W/m2(można je podnieść o tym tu). W takich warunkach kolektor płaski będzie w stanie pogrzać wodę do znacznie niższej temperatury niż kolektor próżniowy.
Przeanalizujmy poniższy wykres.
Założone parametry kolektorów
kolektor płaski k1 = 3.15 k2 = 0.025 SPR-opt = 80%
kolektor próżniowy k1=1.15 k2=0.008 SPR-opt=70%
Z wykresu wynika, że kolektor płaski (czerwona linia i czerwone pole) przy natężeniu promieniowanie słonecznego 50W/m2 pozwala uzyskać na absorberze temperaturę o 12 C wyższą od otoczenia kolektora. Zakładając, że na zewnątrz mamy – 2C ten kolektor może podgrzać ciecz w kolektorze maksymalnie do 10 C. Dla porównania w tych samych warunkach przykładowy kolektor próżniowy (niebieska linia) uzyska na absorberze temperaturę o 26 C wyższą od otoczenia i również do wyższej temperatury nagrzeje ciecz.
Analogicznie przy 100W/m2 kolektor płaski uzyska na absorberze temperaturę o 22C wyższą a próżniowy o 46 C wyższą od otoczenia.
Choć oba kolektory mogą dawać ten sam uzysk energii to jednak nisko temperaturowe ciepło z kolektora płaskiego jest mało użyteczne nawet na potrzeby CWU a w przypadku wspomagania, CO w ogóle możemy zapomnieć o jakimkolwiek zysku. Przykład ten jasno pokazuje, że dodanie kolejnego kolektora nic tu nie pomoże. Zdecydowanie w zimie kolektory próżniowe dają więcej użytecznej energii cieplnej i pozwalają uzyskać wyższe temperatury.
Kiedy wybrać kolektor płaski a kiedy próżniowy?
Próżniowy
- wspomaganie CO
- planowane wysokie pokrycie CWU w ciągu całego roku
płaski
- podgrzewanie basenu
- instalacja sezonowa
- brak założenia wysokiego pokrycia CWU zwłaszcza w zimie.
Bardzo dobre porównanie. Tylko moim zdaniem należało by porównać zysk ekonomiczny. To znaczy założyć zużycie ciepłej wody użytkowej np. na poziomie 100 l/d i wtedy policzyć jakie w ciągu roku będą to oszczędności w zależności od kolektora. Oczywiście kolektory musiały by być dobrane najbardziej optymalnie i w tedy ( najtrudniejsza część obliczeń) porównać zysk ekonomiczny z kosztami instalacji. oczywiście obliczenia będą posiadały spory błąd z prostego powodu iż nie da wybrać się kolektorów odzwierciedlających cały rynek jakościowo i cenowo.
OdpowiedzUsuńMyślę że zysk ekonomiczny przy takich instalacjach jest najważniejszy a to kiedy grzeje to drugorzędna sprawa ( CO słoneczne mija się ekonomicznie z celem) w końcu prąd czy gaz ma w ciągu roku stałą cenę.
Piotr
Witam
OdpowiedzUsuńMoim zdaniem stosowanie kolektorów próżniowych do podgrzewania c.w.u. w typowych gospodarstwach domowych nie ma praktycznego i ekonomicznego sensu. Dlaczego?? Ilość słonecznych dni a co za tym idzie ilość energii pozyskanej w sezonie zimowym jest tak mała że nie opłaca się stosować droższych kolektorów próżniowych. CO do sensu praktycznego kolektory płaskie są niezawodne i odporne na trudne warunki atmosferyczne. W kolektorach prózniowych istnieje duże ryzyko rozszczelnienia sie rur, wtedy taki kolektor traci swoje właściwości. Wystarczy spojrzeć na czas gwarancji jakiej udzielają producenci w przypadku kolektorów płaskich jest to 10 lat, próżniowych 5 i mniej.
Tomasz
Panowie
OdpowiedzUsuńCelowo nie odnosiłem się do kwestii ekonomicznych gdyż z tym jest naprawdę różnie i zaburzyłoby to sens mojego posta.
Jeżeli dla kogoś priorytetem jest szybki okres zwrotu to rzeczywiście tak jak sugeruje Piotr lepsze są kolektory płaskie gdyż są znacznie tańsze. Jednak cena nie zawsze jest priorytetem. Dla niektórych użytkowników zwłaszcza domów pasywnych czy wysoko energooszczędnych kluczową sprawą jest maksymalne wykorzystanie energii słonecznej i oni docenią zalety próżniówek licząc się z tym ze zapłacą więcej.
Głównym celem posta było obalenie mitu że większa liczba kolektorów płaskich da w zimie tą samą energię co kolektory próżniowe.
@Tomasz
Problem rozszczelnienia próżniówek to dość starty problem w przypadku konstrukcji rur typu termos gdzie nie ma łączenia szklo-metal problem rozszczelnienia znikł
Kolektory próżniowe mogą mieć różną budowę, która wpływa na ich cechy. Garść ciekawych informacji (ale i trochę uproszczeń) na ten temat kiedyś znalazłem tutaj: http://www.bachus.com.pl/wicia/index.php?site=publikacja1
OdpowiedzUsuń@ Anonimowy:
"Ilość słonecznych dni a co za tym idzie ilość energii pozyskanej w sezonie zimowym jest tak mała że nie opłaca się stosować droższych kolektorów próżniowych"
Nie tyle chodzi o ich (nie)działanie podczas mrozów, a o wydłużenie okresu eksploatacji: próżniowe działają wczesną wiosną i późną jesienią w takie dni, gdy płaskie nie działają. W praktyce dla jednych może to oznaczać, że przez kilka tygodni mniej w roku można mieć CWU grzaną darmo, a nie prądem. Dla innych może to oznaczać dodatkowe palenie w kominku (jesli jako dodatkowe źródło CWU jest płaszcz wodny kominka).
Ciekawym eksperymentem mogłoby być połączenie kolektorów płaskich z próżniowym. Najpierw czynnik przepływałby przez płaskie kolektory, a następnie przez jeden kolektor próżniowy. Ten drugi ma potencjalnie możliwość dodatkowego podniesienia temperatury ponad to co mogą płaskie. Dzięki dużej izolacyjności, nawet jeśli nie uda mu się podnieść temperatury, to jej przynajmniej nie straci.
no fajnie napisane
OdpowiedzUsuń