Wydajność

WYDAJNOŚĆ SYSTEMU KOLEKTORÓW PRÓŻNIOWYCH

Porównanie kolektora próżniowego z kolektorem płaskim:

Każdy inwestujący w instalację słoneczną zawsze zastanawia się czy kupić droższe kolektory próżniowe czy może tańsze płaskie. Wielu przy tej okazji wychodzi z błędnego założenia, że np. większa liczba (powierzchnia) kolektorów płaskich zapewni te same uzyski słoneczne, co w przypadku próżniówek.

Energia energii nie równa.

Zasadnicza różnica między kolektorami próżniowymi, a płaskimi polega na temperaturze, do jakiej będą one w stanie podgrzać wodę.

Jeżeli przyjrzymy się wzorowi na sprawność kolektora.

wzór 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

W tych samych warunkach pracy to od izolacji cieplnej kolektora zależy, do jakiej temperatury będzie w stanie podgrzać wodę w zasobniku. Najlepiej widać to na wykresie różnicy temperatur absorber otoczenie w funkcji natężenia promieniowania Ek.

wykres natężenia promieniowania

Co wynika z tego wykresu? Kolektor próżniowy 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 50°C. 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 podgrzać wodę do znacznie niższej temperatury niż kolektor próżniowy.

Przeanalizujmy poniższy wykres.

wykres natężenia promieniowania
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 – 2°C ten kolektor może podgrzać wodę 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 zakładając, że na zewnątrz jest -2°C kolektor ten pogrzeje wodę do 22°C.

Analogicznie przy 100W/m2 kolektor płaski uzyska na absorberze temperaturę o 22°C 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 kolektor próżniowy?

Kolektor próżniowy
- wspomaganie CO
- planowane wysokie pokrycie CWU w ciągu całego roku

Kolektor płaski
- podgrzewanie basenu
- instalacja sezonowa
- brak założenia wysokiego pokrycia CWU zwłaszcza w zimie.