jaki_kolektor.pdf

PRÓŻNIOWY CZY PŁASKI - JAKI WYBRAĆ KOLEKTOR SŁONECZNY ?

W związku z małą wiedzą na temat działania kolektorów słonecznych wielu potencjalnych

klientów napotyka na trudność w dokonaniu prawidłowej ich oceny i właściwej analizy opłacalności

dokonywanego wyboru. Brak wiedzy technicznej oraz niekoniecznie prawdziwe obiegowe opinie narażają

klientów na niepotrzebne nadmierne wydatki, nie przynoszące oczekiwanych efektów.

Wielu sprzedających kolektory słoneczne zapewnia o ich wysokiej wydajności

podając zalety materiałów i technologii wykorzystanych do ich produkcji. Pomija

niestety podstawowe dane pozwalające określić rzeczywistą wydajność.

Kolektory słoneczne jako produkty rynkowe posiadają pewne ściśle

charakteryzujące je parametry. Pozwalają one na wyliczenie spodziewanych

efektów pracy i porównanie między sobą różnych kolektorów. Parametry te oraz

sposób ich wyznaczania określa norma europejska EN12975:2006. W oparciu

o podaną normę upoważnione ośrodki naukowe przeprowadzają kompleksowe

badania energetyczne i jakościowe kolektorów.

Najważniejszą cechą charakteryzującą kolektor słoneczny jest sprawność

decydująca o jego mocy w danych warunkach pracy, a co za tym idzie, ilości

energii, jaką możemy za jego pośrednictwem uzyskać.

Podstawowe parametry wyznaczające sprawność danego kolektora to:

- sprawność optyczna η 0 - jest to najwyższa sprawność danego kolektora wynikająca z jego konstrukcji

i oznacza maksymalną zdolność do efektywnego absorbowania energii słonecznej (podawane często

współczynniki absorpcji 95% i wyższe dotyczą zastosowanej powłoki absorpcyjnej, a nie kolektora),

- współczynniki strat a 1 i a 2 - pozwalają obliczyć, jak ze wzrostem temperatury kolektora w stosunku do

temperatury otoczenia rosną straty, a maleje jego sprawność.

W celu ujednolicenia obliczeń i umożliwienia porównywania różnych kolektorów przyjęto, że sprawność

optyczna i współczynniki strat wyznaczane są w odniesieniu do efektywnej powierzchni - apertury

kolektora. Powierzchnia ta wyznaczana jest w ściśle określony sposób zarówno dla kolektorów płaskich,

jak i próżniowych.

O mocy kolektora słonecznego w danej chwili decyduje

wartość natężenia promieniowania słonecznego, temperatura

jego pracy oraz temperatura otoczenia. Wraz ze wzrostem

temperatury pracy (Tm) i obniżaniem temperatury otoczenia

(Ta) zwiększa się ilość energii traconej przez kolektor. Również

zmniejszające się promieniowanie słoneczne powoduje, że

przy zadanej stałej różnicy temperatur Tm-Ta (stałych stratach)

spada moc kolektora.

Do obliczenia mocy uzyskanej z zestawu kolektorów przy zadanym natężeniu promieniowania

słonecznego możemy skorzystać ze wzoru:

P = S*(η 0 * G – a 1 * (T m -T a ) – a 2 * (T m -T a ) 2 )

Gdzie: S - łączna powierzchnia apertury zestawu kolektorów [m2]

η 0 - sprawność optyczna kolektora odniesiona do powierzchni apertury

a 1 - współczynnik strat kolektora odniesiony do powierzchni apertury [W/(m 2 *K)]

a 2 - współczynnik strat kolektora odniesiony do powierzchni apertury [W/(m 2 *K 2 )]

T m - temperatura kolektora T m = (T wlotu + T wylotu )/2 [K]

T a - temperatura otoczenia na zewnątrz kolektora [K]

G - zadana wartość natężenia promieniowania słonecznego [W/m2]

Dla przybliżenia:

G = 1000W/m2 - niebo całkowicie bezchmurne, maksymalna wartość osiągana na terenie Polski,

G = 700W/m2 – warunki przeciętnie słonecznej pogody z zamgleniami i lekkim zachmurzeniem

G = 400W/m2 – promieniowanie przy zachmurzonym niebie

W oparciu o proponowane przez różnych dostawców zestawy i dostępne informacje, przedstawiamy

zestawione w tabeli dane:

Dostawca

BIAWAR

Solaris Basic

HEWALEX

2KSR-250

URLICH

Solarset SM

HEWALEX

2TP-250

Cena netto PLN

7 990,-

7 820,-

7 119,-

6 659,-

Ilość w

zestawie

2 szt

próżniowy

2szt

próżniowy

1 szt

próżniowy

2 szt

płaski

Test kolektora

05COL420/2

TZS

Stuttgard

21207258

TUV

Rheinland

C846

SPF Rapperswil

C825

SPF Rapperswil

Łączna

powierzchnia

apertury

2,18 m 2

2,04 m 2

2,28 m 2

3,64 m 2

Łączna

powierzchnia

brutto

3,64 m 2

3,90 m 2

4,19 m 2

Sprawność

optyczna η 0

0,696

0,790

0,533

0,802

Współczynnik

strat a 1

1,357 W/(m 2 *K) 1,54 W/(m 2 *K) 1,30 W/(m 2 *K) 3,80 W/(m 2 *K)

Współczynnik

strat a 2

0,0100 W/(m 2 *K 2 ) 0,0030 W/(m 2 *K 2 ) 0,0125 W/(m 2 *K 2 ) 0,0069 W/(m 2 *K 2 )

Podgrzewacz

220l

z dwiema

wężownicami

250l

z dwiema

wężownicami

220l

z jedną

wężownicą

250l

z dwiema

wężownicami

Maksymalna

G=1000W/m 2

1,52 kW

1,58 kW

1,26 kW

2,92 kW

Przeciętna

G=700W/m 2

Tm-Ta=30C

0,95 kW

1,03 kW

0,74 kW

1,61 kW

G=400W/m 2

Tm-Ta=50C

0,40 kW

0,47 kW

0,27 kW

0,41 kW

Roczny uzysk

solarny

zestawu

1180 kWh

1249 kWh

968 kWh

1549kWh

Roczny uzysk

z 1m2 pow.

kolektora

541 kWh/m 2

612 kWh/m 2 425 kWh/m 2

426 kWh/m 2

Udział energii

słonecznej

38 %

41 %

32 %

50 %

Protokół

symulacji

Biawar Solaris

Basic

Hewalex

2KSR10-250

Ulrich Solarset

Hewalex 2TP-

250

Na podstawie przedstawionego wzoru sporządzono wykres mocy każdego z zestawów solarnych dla

promieniowania słonecznego 800W/m 2 .

Moc zestawu kolektorów slonecznych dla promieniowania 800W/m2

2500

2250

Hewalex

2TP-250

płaski

2000

1750

Biawar

Solaris

Basic

próżniowy

1500

1250

1000

Ulrich

Solarset

próżniowy

750

500

Hewalex

KSR10

próżniowy

250

Różnica temperatur kolektora i otoczeniaTm-Ta [K]

Przedstawione porównanie pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków:

1. Kolektor jest tym lepszy, im wyższa jest jego sprawność optyczna η 0 i niższe współczynniki

strat a 1 i a 2 .

2. Tak jak kolektory płaskie, również kolektory próżniowe mogą znacznie różnić się między sobą pod

względem wydajności.

3. Przewaga kolektorów próżniowych polega na mniejszym przyroście strat wraz ze wzrostem

temperatury pracy kolektora w stosunku do temperatury otoczenia (mniejsze nachylenie krzywej

mocy).

4. Mniejszy udział strat własnych w kolektorze próżniowym powoduje, że przy zachmurzonym niebie

zyskuje na sprawności w stosunku do kolektora płaskiego. Nie oznacza to jednak, że w takich

warunkach zestaw z kolektorami próżniowymi będzie zawsze wydajniejszy od zestawu

z kolektorami płaskimi.

5. Moc kolektorów płaskich osiągana przy promieniowaniu 400W/m2 i dużej różnicy temperatur

Tm–Ta 50C świadczy, że nadają się one również do użytkowania w okresach przejściowych

i zimowym. Przeczy to podawanej przez wielu sprzedających informacji że kolektory płaskie

w okresie zimowym nie działają. Przy odpowiednio dobranej powierzchni, kolektory płaskie

z powodzeniem mogą być wykorzystywane do wspomagania ogrzewania.

6. Z racji znacznie wyższej mocy w czasie słonecznej pogody zestaw z kolektorami płaskimi (patrz

tabela i wykres) będzie znacznie szybciej podnosił temperaturę wody w podgrzewaczu.

7. Porównując wyniki symulacji rocznej możemy się przekonać, że wysokie roczne uzyski z 1m 2

powierzchni kolektora próżniowego wcale nie muszą oznaczać równie korzystnego uzysku

energetycznego w przypadku zestawu. Uzysk solarny jest jedynym czynnikiem decydującym

o okresie zwrotu poniesionych na inwestycję wydatków.

8. Przy odpowiednio dobranej powierzchni kolektorów płaskich, przy znacznie mniejszych kosztach,

możemy zyskać więcej energii niż w przypadku kolektorów próżniowych.

Kilka uwag dotyczących próżniowych kolektorów słonecznych

1. Błędne jest powszechne przekonanie, że kolektory próżniowe o porównywalnej wydajności, mogą

zajmować na dachu znacznie mniej miejsca niż kolektory płaskie.

Na podstawie testów:

C825 ( http://solarenergy.ch/factsheets/scf825en.pdf ) ,

C846( http://solarenergy.ch/factsheets/scf846en.pdf )

możemy wyliczyć, że aby osiągnąć identyczną założoną roczną wydajność energetyczną

w przypadku ogrzewania wody użytkowej, musimy zamontować brutto 5,66 m 2 kolektora

płaskiego i aż 9,26 m 2 brutto w przypadku kolektora próżniowego.

2. Często prezentowana przy zachmurzonym niebie wysoka temperatura absorbera w kolektorze

próżniowym zaskakuje obserwatora i przekonuje, że jest czymś nadzwyczajnym.

W rzeczywistości osiągana temperatura jest wynikiem małych strat własnych i brakiem

odprowadzania odebranej przez kolektor energii słonecznej. Jeżeli w tych warunkach

pogodowych przystąpimy do odbioru energii może okazać się, że moc jest znikoma i mało

przydatna w praktycznym wykorzystaniu.

3. Ważną zaletą kolektorów płaskich jest możliwość bezproblemowego usunięcia zalegającego na

nich śniegu poprzez chwilowe uruchomienie pompy obiegu solarnego. W przypadku kolektorów

próżniowych jest to niemożliwe ze względu na brak konwekcji wewnątrz kolektora. W rejonach

o większym nasileniu opadów śniegu w okresie, w którym kolektory próżniowe powinny mieć

największą przewagę w stosunku do kolektorów płaskich, stają się bezużyteczne.

4. Kolektory próżniowe posiadają znacznie mniejszą odporność na obciążenia mechaniczne ze

względu na brak możliwości przeprowadzenia procesu hartowania podnoszącego wytrzymałość

szkła. Są przez to znacznie bardziej narażone na przykład na gradobicie.

5. Jeżeli chcemy wiedzieć za co płacimy, musimy znać powierzchnię apertury zestawu kolektorów.

Powierzchnia brutto, często podawana przez sprzedających w przypadku kolektora próżniowego,

może być znacząco większa od jego powierzchni apertury.

6. Zdarza się, że producenci powołując się na własne badania lub bazując na tym, że ich marka jest

bardzo znana, informuje o wyjątkowych zaletach i wysokiej sprawności oferowanych kolektorów.

Z różnych względów może to znacznie mijać się z prawdą, dlatego jeżeli chcemy być pewni

rzeczywistej wydajności nabywanych kolektorów, powinniśmy zażądać wyniku badań dla

konkretnego kolektora potwierdzonego przez niezależne ośrodki badawczo-naukowe.

7. Należy zwrócić uwagę na okres gwarancji. Zazwyczaj gwarancja dla kolektorów próżniowych

posiada więcej obwarowań i udzielana jest na krótszy okres, niż w przypadku kolektorów

płaskich.

8. Nie należy bezkrytycznie poddawać się w wielu przypadkach niezrozumiałym informacjom

o wyjątkowych materiałach, „kosmicznych” technologiach i wysokiej sprawności osiąganej przez

kolektory próżniowe. Informacje te stanowią element marketingowy i często przeceniają

możliwości i zalety kolektorów próżniowych.

Przedstawiając powyższe rozważanie chcieliśmy zwrócić uwagę, że decydując się na wybór kolektora

słonecznego, powinniśmy być świadomi szeregu czynników wpływających na efektywność naszej

inwestycji. W każdym z przedstawionych przykładów możemy powiększyć uzysk energii słonecznej

w zestawach z kolektorami próżniowymi, ale tylko przez zwiększenie ich powierzchni. Pociąga to jednak

za sobą znaczny wydatek. Ponieważ cena 1m 2 powierzchni kolektora próżniowego jest około 2 do 3 razy

wyższa, niż w przypadku kolektora płaskiego, przy uzysku wyższym nawet o 50 % trudno o ekonomiczne

uzasadnienie takiego wyboru.

W Polsce poczyniono wiele na rzecz bardzo agresywnego marketingu na rzecz kolektorów

próżniowych. Działa psychologiczne przekonanie, że jeśli coś co jest droższe, musi stanowić lepszą

i korzystniejszą propozycję. Dlatego też dla klientów, którym przedstawione powyżej argumenty wydają

się niewystarczające, przygotowaliśmy ofertę wysokowydajnych, ale niestety znacznie droższych

kolektorów próżniowych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: