L saules kolektori Siltuma kolektori, kas pazīstami arī kā saules siltuma kolektori, ir saules siltuma iekārtu neatņemama sastāvdaļa. Saules kolektors ir saules paneļa veids, kas ir atbildīgs par saules starojuma uztveršanu un pārveidošanu siltumenerģijā. Tāpēc šāda veida atjaunojamo enerģiju sauc par saules siltumenerģiju.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par saules kolektoriem, to īpašībām un lietojumu.
Kas ir saules kolektori
Šāda veida saules paneļu mērķis ir pārveidot enerģiju: saules starojums, ko piedzīvo saules modulis, tiek pārvērsts siltumā. Dažos saules siltuma iekārtu veidos šis siltums to izmanto tvaika ražošanai un elektrības iegūšanai, taču tā nav saules kolektora funkcija. No otras puses, fotoelementu paneļiem ir iespēja ražot elektroenerģiju tieši līdzstrāvas veidā. Fotoelektriskie paneļi ir neaizstājams elements saules fotoelementu iekārtās.
No fiziskā viedokļa saules kolektori izmanto termodinamiku enerģijas pārveidei. Turpretim fotoelektriskie paneļi saules enerģijas pārveidošanai neizmanto termodinamikas likumus, bet gan elektrisku procesu.
Saules kolektoru veidi
Ir daudz veidu saules kolektoru. Izmantotais saules kolektors būs atkarīgs no tā mērķa. Piemēram, ja vēlamies pavasarī sasildīt peldbaseinu līdz 25-28 grādiem pēc Celsija, mums ir nepieciešams vienkāršs saules kolektors, jo apkārtējās vides temperatūra var viegli sasniegt šo lielumu vai pat augstāku. No otras puses, ja mēs vēlamies uzsildīt šķidrumu līdz 200ºC temperatūrai, mums būs nepieciešams koncentrēts saules kolektors, lai savāktu saules starojumu un pārnestu to uz nelielu šķidruma daudzumu.
Pašlaik saules enerģijas tirgū mēs varam atšķirt šādus saules kolektoru veidus:
- Plakanie vai plakanie saules kolektori. Šāda veida saules paneļi uztver saules starojumu, ko virsma saņem šķidruma sildīšanai. Siltumnīcas efektu bieži izmanto siltuma uztveršanai.
- Saules kolektori saules starojuma uztveršanai. Šāda veida kolektori uztver uz salīdzinoši lielas virsmas saņemto starojumu un koncentrē to uz mazākās virsmas caur spoguli.
- Saules kolektors ar vakuuma cauruli. Šis saules kolektors sastāv no cilindrisku cauruļu komplekta, kas sastāv no selektīviem absorbētājiem, kas atrodas atstarotāja sēdeklī un ko ieskauj caurspīdīgs stikla cilindrs.
Zemas temperatūras saules enerģijas lietojumos galvenokārt tiek izmantoti plakanie saules kolektori. Ja darba šķidruma temperatūra ir zemāka par 80ºC, tiek uzskatīts, ka saules enerģijas izmantošana tiek veikta zemā temperatūrā, piemēram, peldbaseina apkure, karstā ūdens ražošana un pat apkure. Šīs plāksnes var izmantot bez vai bez stikla vāka atkarībā no pielietojuma.
Saules kolektoru sastāvdaļas
Standarta saules kolektors sastāv no šādiem elementiem:
- Aizbāznis: Saules kolektora vāks ir caurspīdīgs, tas var būt un var nebūt. Parasti tas ir izgatavots no stikla, lai gan tiek izmantota arī plastmasa, jo tā ir lētāka un vieglāk apstrādājama, taču tai jābūt īpašai plastmasai. Tās funkcija ir samazināt konvekcijas un starojuma radītos zudumus, tāpēc tai jābūt ar visaugstāko iespējamo saules caurlaidību. Pārsega klātbūtne uzlabo saules paneļa termodinamisko veiktspēju.
- Gaisa kanāls: Tā ir vieta (tukšums vai tukšums), kas atdala oderi no absorbcijas dēļa. Tas tiks ņemts vērā, aprēķinot tā biezumu, lai līdzsvarotu konvekcijas radītos zudumus un augsto temperatūru, kas var rasties, ja tā ir pārāk šaura.
- Absorbējošā plāksne: Absorbējošā plāksne ir elements, kas absorbē saules enerģiju un nodod to šķidrumam, kas cirkulē pa cauruļvadu. Plātnes galvenā īpašība ir tāda, ka tai jābūt ar augstu saules enerģijas absorbciju un zemu siltuma starojumu. Tā kā parastie materiāli neatbilst šai prasībai, tiek izmantoti kombinētie materiāli, lai iegūtu vislabāko absorbcijas/emisijas attiecību.
- Caurules vai caurules: Caurules saskaras ar absorbcijas plāksnēm (dažreiz metinātām), lai maksimāli apmainītos ar enerģiju. Cauruļu gadījumā šķidrums uzkarsēs un nonāks akumulācijas tvertnē.
- Izolācijas slānis: Izolācijas slāņa mērķis ir nosegt sistēmu, lai izvairītos no zudumiem un tos samazinātu. Tā kā izolācija ir vislabākā, izolācijas materiālam jābūt ar zemu siltumvadītspēju, lai samazinātu termodinamisko siltuma pārnesi uz āru.
- Akumulators: Akumulators ir izvēles elements, dažreiz tas ir neatņemama saules paneļa sastāvdaļa, šajos gadījumos tas parasti atrodas tieši virs vai tiešā redzes laukā. Daudzos gadījumos akumulators nav daļa no saules paneļa, bet gan no siltuma sistēmas.
Lietojumi
Saules kolektorus galvenokārt izmanto karstā ūdens un apkures nodrošināšanai vai elektroenerģijas ražošanai.
Karstā ūdens un apkures kolektoriem ūdens tvertne uzglabā sadzīves ūdeni, kas saskaras ar šķidrumu caur spirāli. Spole ļauj šķidrumam pārnest uzkrāto siltumenerģiju ūdenī, nepiesārņojot ūdeni. Šo ūdeni var izmantot kā karsto ūdeni mājsaimniecībā (80% integrācija), kā arī var izmantot, lai papildinātu telpas grīdas apsildi (10% integrācija). Termiskie saules paneļi var nodrošināt lielu daudzumu karstā ūdens, Bet saules enerģijas nestabilitātes dēļ tie nevar pilnībā aizstāt parastās apkures metodes.
Saules kolektoriem, ko izmanto elektroenerģijas ražošanai, siltummainis jāuzsilda līdz vārīšanās temperatūrai. Kad šķidrums pabeidz termodinamiskās fāzes maiņu un nonāk gāzes fāzē, tas tiek nosūtīts uz termoelektrisko turbīnu, kas pārvērš ūdens tvaiku kustību elektroenerģijā. Šāda veida sistēmu sauc par saules termodinamiku, un tai ir nepieciešams daudz vietas, lai uzstādītu saules paneļus un nepārtrauktu sauli. Šo augu piemēri ir uzstādīti tuksnesī.
Nosakot un uzstādot saules siltuma instalācijas, jāņem vērā, ka saules kolektori ir jāsadala grupās. Šīs saules kolektoru grupas tiem vienmēr jābūt veidotiem no viena un tā paša modeļa vienībām un sadalītām pēc iespējas vienmērīgāk. Ir divas pamata iespējas vai veidi, lai grupētu divus vai vairākus kolektorus: sērijveida vai paralēli. Turklāt ūdens savākšanas zonu var konfigurēt, apvienojot divas grupas, ko mēs saucam par grupētajām vai hibrīdshēmām.
Ceru, ka ar šo informāciju varēsiet uzzināt vairāk par saules kolektoriem un to īpašībām.