The solarni kolektori Toplinski kolektori, poznati i kao solarni toplinski kolektori, sastavni su dio solarnih toplinskih instalacija. Solarni kolektor je vrsta solarne ploče koja je odgovorna za hvatanje sunčevog zračenja i pretvaranje u toplinsku energiju. Stoga se ova vrsta obnovljive energije naziva solarna toplinska energija.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o solarnim kolektorima, njihovim karakteristikama i namjeni.
Što su solarni kolektori
Svrha ove vrste solarnih panela je pretvaranje energije: sunčevo zračenje koje solarni modul doživljava pretvara se u toplinu. U nekim vrstama solarnih toplinskih instalacija ova toplina koristi se za proizvodnju pare i dobivanje električne energije, ali to nije funkcija solarnog kolektora. S druge strane, fotonaponski paneli imaju sposobnost generiranja električne energije izravno u obliku istosmjerne struje. Fotonaponski paneli su neizostavan element u fotonaponskim solarnim instalacijama.
S fizičke točke gledišta, solarni kolektori koriste termodinamiku za pretvorbu energije. Nasuprot tome, fotonaponski paneli ne koriste zakone termodinamike za pretvaranje sunčeve energije, već električni proces.
Vrste solarnih kolektora
Postoji mnogo vrsta solarnih kolektora. Korišteni solarni kolektor ovisit će o njegovoj namjeni. Primjerice, ako želimo u proljeće zagrijati bazen na temperaturu od 25-28 Celzijevih stupnjeva, potreban nam je jednostavan solarni kolektor, jer temperatura okoline lako može doseći ovaj red veličine ili čak i više. S druge strane, ako želimo zagrijati tekućinu na temperaturu od 200ºC, trebat će nam koncentrirajući solarni kolektor za prikupljanje sunčevog zračenja i prijenosa u malu količinu tekućine.
Trenutno na solarnom tržištu možemo razlikovati sljedeće vrste solarnih kolektora:
- Ravni ili ravni solarni kolektori. Ova vrsta solarnih panela hvata sunčevo zračenje koje površina prima za zagrijavanje tekućine. Efekt staklenika se često koristi za hvatanje topline.
- Solarni kolektori za hvatanje sunčevog zračenja. Ovaj tip kolektora hvata zračenje primljeno na relativno velikoj površini i koncentrira ga na manju površinu kroz zrcalo.
- Solarni kolektor s vakuumskom cijevi. Ovaj solarni kolektor sastoji se od skupa cilindričnih cijevi, sastavljenih od selektivnih apsorbera, smještenih u sjedištu reflektora i okruženih prozirnim staklenim cilindrom.
U solarnim primjenama na niskim temperaturama koriste se uglavnom plosnati solarni kolektori. Kada je temperatura radnog fluida ispod 80ºC, smatra se da se primjena solarne energije provodi na niskim temperaturama, kao što je grijanje bazena, proizvodnja tople vode za kućanstvo, pa čak i grijanje. Ove ploče se mogu koristiti bez ili bez staklenog poklopca, ovisno o primjeni.
Komponente solarnih kolektora
Standardni solarni kolektor sastoji se od sljedećih elemenata:
- čep: Poklopac solarnog kolektora je proziran, može i ne mora biti. Obično se radi od stakla, iako se koristi i plastika jer je jeftinija i lakša za rukovanje, ali mora biti posebna plastika. Njegova je funkcija minimizirati gubitke uslijed konvekcije i zračenja, stoga mora imati najveću moguću sunčevu propustljivost. Prisutnost poklopca poboljšava termodinamičke performanse solarne ploče.
- Zračni kanal: To je prostor (praznina ili praznina) koji odvaja oblogu od upijajuće ploče. Uzet će se u obzir pri izračunu njegove debljine kako bi se uravnotežio gubitak uzrokovan konvekcijom i visoka temperatura koja može nastati ako je preuska.
- Upijajuća ploča: Upijajuća ploča je element koji apsorbira sunčevu energiju i prenosi je na tekućinu koja cirkulira kroz cjevovod. Glavna karakteristika ploče je da mora imati visoku apsorpciju sunčeve energije i nisko toplinsko zračenje. Budući da obični materijali ne ispunjavaju ovaj zahtjev, kombinirani materijali se koriste za postizanje najboljeg omjera apsorpcije/emisije.
- Cijevi ili cijevi: Cijevi su u kontaktu s apsorpcijskim pločama (ponekad zavarenim) kako bi razmjenjivale energiju do maksimuma. U slučaju cijevi, tekućina će se zagrijati i ući u akumulacijski spremnik.
- Izolacijski sloj: Svrha izolacijskog sloja je pokriti sustav kako bi se izbjegli i smanjili gubici. Budući da je izolacija najbolja, izolacijski materijal mora imati nisku toplinsku vodljivost kako bi se smanjio termodinamički prijenos topline prema van.
- Akumulator: Akumulator je neobavezan element, ponekad je sastavni dio solarne ploče, u tim slučajevima obično se nalazi neposredno iznad ili u neposrednom vidnom polju. U mnogim slučajevima baterija nije dio solarne ploče, već toplinskog sustava.
aplikacije
Solarni kolektori se uglavnom koriste za opskrbu potrošnom toplom vodom i grijanjem ili za proizvodnju električne energije.
Za kolektore za toplu vodu za kućanstvo i grijanje, spremnik za vodu pohranjuje vodu za kućanstvo u dodiru s tekućinom kroz zavojnicu. Zavojnica omogućuje tekućini da prenese pohranjenu toplinsku energiju u vodu bez kontaminacije vode. Ova voda se može koristiti kao topla voda za kućanstvo (80% integracije), a može se koristiti i za dopunu podnog grijanja prostorije (10% integracije). Termalni solarni paneli mogu osigurati veliku količinu tople vode, Ali zbog nestabilnosti sunčeve energije ne mogu u potpunosti zamijeniti uobičajene metode grijanja.
Solarni kolektori koji se koriste za proizvodnju električne energije trebaju zagrijati izmjenjivač topline do ključanja. Nakon što tekućina završi termodinamičku promjenu faze i uđe u plinovitu fazu, šalje se u termoelektričnu turbinu, koji pretvara kretanje vodene pare u električnu energiju. Ovaj tip sustava naziva se solarna termodinamika i zahtijeva puno prostora za ugradnju solarnih panela i kontinuirano sunce. Primjeri ovih biljaka postavljeni su u pustinji.
Prilikom definiranja i ugradnje solarnih toplinskih instalacija mora se voditi računa da solarni kolektori moraju biti raspoređeni u skupinama. Ove skupine solarnih kolektora uvijek bi trebali biti sastavljeni od jedinica istog modela i raspoređeni što je ravnomjernije moguće. Postoje dvije osnovne opcije ili vrste za grupiranje dva ili više kolektora: serijski ili paralelni. Osim toga, područje prikupljanja vode može se konfigurirati kombiniranjem dviju skupina, što nazivamo grupiranim ili hibridnim krugovima.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o solarnim kolektorima i njihovim karakteristikama.