Dzięki zastosowaniu szkła antyrefleksyjnego, kolektory słoneczne mogą uzyskiwać wyższą sprawność pracy. Szkło antyrefleksyjne zwiększa o około 5-6% przepuszczalność promieniowania słonecznego do wnętrza kolektora, co zwiększa jego uzyski ciepła. Kolektory płaskie z tego rodzaju szkłem mogą być stosowane nie tylko w małych instalacjach solarnych dla podgrzewania wody użytkowej, ale także do wspomagania ogrzewania i w większych instalacjach np. przemysłowych.

1. Płaskie kolektory słoneczne ze szkłem antyrefleksyjnym
 Jaki wpływ na sprawność pracy kolektora odgrywa przykrycie szybowe?
 Jakie są cechy szkła z powłoką antyrefleksyjną?
 Porównanie kolektora próżniowego i płaskiego z szybą antyrefleksyjną
Wydanie 1/2012
28.07.2012
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. Kolektory słoneczne – pozyskiwanie
energii promieniowania słonecznego
 Zadaniem kolektora słonecznego
jest zamiana energii promieniowania
słonecznego na ciepło użytkowe
dla potrzeb np. podgrzewania ciepłej
wody użytkowej
 Jednym z ważniejszych aspektów
budowy kolektora słonecznego jest
zdolność do przenikania promieniowania
słonecznego do jego wnętrza
 Bezpośrednio od własności przykrycia
szklanego obudowy kolektora, zależą
w pierwszym rzędzie uzyski ciepła.
Dodatkowo kluczową rolę odgrywa
izolacja cieplna obudowy, a także
konstrukcja absorbera i własności jego
warstwy pochłaniającej promieniowanie
2

3. Budowa płaskiego kolektora słonecznego
- podstawowe elementy
Przykrycie obudowy (szkło hartowane)
Uszczelnienie obudowy i mocowanie szyby
Selektywne pokrycie absorbera (Mirotherm®)
Płyta absorbera (aluminiowa)
Orurowanie absorbera (wężownica z rury miedzianej)
Izolacja cieplna obudowy
Obudowa kolektora słonecznego
Króćce przyłączeniowe kolektora słonecznego
3

4. Nowe technologie wytwarzania szkła
dla potrzeb kolektorów słonecznych
 Dla potrzeb budowy jednych z pierwszych kolektorów słonecznych, jeszcze
w latach 70 i 80-tych, stosowano pokrycia z tworzyw sztucznych. Cechowały się
one przepuszczalnością promieniowania słonecznego na poziomie rzędu 80%.
Z czasem ich powierzchnia ulegała degradacji (zmatowienie, zarysowania)
 Nowe technologie szczególnie w latach 90-tych, wiązały się z wprowadzaniem
szkła o niskiej zawartości żelaza, którego przepuszczalność promieniowania
sięga maksymalnie nawet 91-92%.
 Ostatnie lata przynoszą szersze
zastosowanie jeszcze bardziej
efektywnych rozwiązań – szkła
powlekanego warstwami
antyrefleksyjnymi, które jeszcze
o około 5-6% zwiększają
przepuszczalność promieniowania
słonecznego.
4

5. Porównanie przepuszczalności
promieniowania słonecznego
 Szkło standardowe dla kolektorów słonecznych oraz szkło antyrefleksyjne
różnią się od siebie ilością odbijanego promieniowania słonecznego.
Zwiększenie przepuszczalności promieniowania dla szkła antyrefleksyjnego
wynosi około 5-6% w porównaniu do standardowego szkła „solarnego”.
4% odbicie 1,5% odbicie
4% odbicie 1,5% odbicie
1% absorbcja 1% absorbcja
91% przepuszczalność 96% przepuszczalność
szkła standardowego szkła antyrefleksyjnego
5

6. Kolektor płaski ze szkłem standardowym
oraz antyrefleksyjnym
Szkło strukturalne
(hartowane z obniżoną zawartością
tlenków żelaza). Przepuszczalność
promieniowania słonecznego: 91%
Vaillant VFK 145
Szkło antyrefleksyjne
(z dodatkowymi warstwami
antyrefleksyjnymi). Przepuszczalność
promieniowania słonecznego: 96%
Vaillant VFK 155
6

7. Szkło antyrefleksyjne w zastosowaniu
praktycznym
 Szkło antyrefleksyjne używane jest także w budynkach biurowych,
usługowych, itp., na przykład dla potrzeb ekspozycji:
Szkło antyrefleksyjne Szkło standardowe
7

8. Jaki kolektor słoneczny wybrać?
Płaski czy próżniowy…
 Udział kolektorów próżniowych na
większości rynków krajów Europy,
wynosi kilka procent. Wynika to m.in.
z ich wyższej ceny zakupu, która
nie jest w większości przypadków
rekompensowana w pełni, wyższymi
uzyskami ciepła.
 Kolektory próżniowe cechują się
przede wszystkim wyższą wydajnością
cieplną, przy dużych różnicach
temperatury pomiędzy absorberem,
a otoczeniem. W praktyce dotyczy
to w szczególności instalacji solarnych
przeznaczonych do wspomagania
ogrzewania budynku.
8

9. Jaki kolektor słoneczny wybrać?
Płaski czy próżniowy…
 Alternatywą dla kolektorów próżniowych mogą w znacznej mierze być
wysokosprawne kolektory płaskie, o zwiększonych uzyskach ciepła, dzięki
zastosowaniu szkła antyrefleksyjnego. Kolektorem tego typu jest np. nowy
produkt firmy Vaillant, o symbolu VFK 155
 Kolektor tego typu można stosować na nachylonych powierzchniach, a także
na płaskim terenie lub dachu, z użyciem specjalnych konstrukcji wolnostojących.
Możliwy jest również montaż kolektorów płaskich na fasadzie budynku zarówno
na konstrukcji z nachyleniem do poziomu, jak i w pozycji pionowej.
9

10. Porównanie sprawności kolektorów
płaskich i rurowego próżniowego
 Kolektor próżniowy VTK 1140/2 będzie uzyskiwał dopiero wyższą wydajność
cieplną, gdy temperatura absorbera będzie wyższa o +38 K niż w kolektorze
płaskim VFK 145 lub o +47 K niż w kolektorze płaskim VFK 155
Wyższe różnice temperatury
pomiędzy absorberem,
a otoczeniem mogą
występować szczególnie
w okresie zimowym. Kolektor
próżniowy może wykazywać
Sprawność kolektora
wtedy większą sprawność
niż kolektor płaski.
Należy jednak pamiętać,
że główny okres pracy
kolektora przypada na okres
T = 38K
T = 47K
IV-IX (80% rocznej energii
promieniowania
słonecznego)
T Różnica temperatury między absorberem, a otoczeniem
10

11. Porównanie sprawności kolektorów
płaskich i rurowego próżniowego
 Kolektor z szybą antyrefleksyjną (AR) uzyskiwać będzie wyższą wydajność od
standardowego kolektora płaskiego. W standardowym zastosowaniu instalacji
solarnej, tego typu kolektor będzie również bardziej wydajny od próżniowego:
+28%
Sprawność kolektora
+23% płaskiego VFK 155 wyższa
+18%
od sprawności próżniowego
+12%
+6%
Sprawność kolektora
-8%
-17%
-26%
-35%
Typowy zakres pracy kolektora
słonecznego w instalacji solarnej
dla podgrzewania CWU
T Różnica temperatury między absorberem, a otoczeniem
11

12. Zalecenia montażowe i eksploatacyjne
dla szkła antyrefleksyjnego
 Należy uwzględniać zalecenia producentów kolektorów słonecznych z szybami
antyrefleksyjnymi po względem montażowym i eksploatacyjnym. Dotyczy to
szczególnie zachowania czystości przy pracach montażowych, w celu uniknięcia
trudno usuwalnych zabrudzeń powierzchni szyby, czy też jej uszkodzeń
mechanicznych. W niektórych przypadkach, producenci dostarczają kolektory
płaski z folią ochronną umożliwiającą dodatkowo napełnienie instalacji solarnej
(ograniczenie nagrzewania kolektora. Folię należy ściągnąć po zakończeniu prac.
12

13. Kolektor płaski i próżniowy w okresie
zimowym – ważny aspekt eksploatacji
 Warto podkreślić dodatkowy aspekt eksploatacji kolektorów słonecznych
w okresie zimowym. Efekty pracy kolektora próżniowego będą wyższe w tym
czasie pod warunkiem, że nie będzie często zalegał na jego powierzchni śnieg
czy szron. Niższe straty ciepła dla rur próżniowych, utrudniają samoczynne
odmrażanie ich powierzchni.
ZDJĘCIA: przykład kolektorów słonecznych płaskich i próżniowych podczas
mroźnego dnia w lutym 2012 r.. Szyba kolektora płaskiego „podgrzewana”
od dołu przez powietrze w obudowie, rozmraża zalegający śnieg, umożliwiając
pracę kolektora (materiały własne)
13

14. Izolacja cieplna rur próżniowych
 Skuteczność izolacji cieplnej rur próżniowych można prześledzić na przykładzie
zdjęcia z kamery termowizyjnej. Temperatura powierzchni rury wynosi
w przykładowych warunkach -1,0 do -1,3 oC. Jedna z rur jest uszkodzona
(rozszczelniona, bez próżni) i tym samym pozbawiona izolacji cieplnej.
Temperatura jej powierzchni wynosi +4,5 oC.
 Oczywiście rozszczelniona rura próżniowa nie spełnia swojej funkcji
ograniczenia strat ciepła, poza „skutkiem ubocznym” – rozmrażaniem powierzchni
14

15. Kiedy wybierać kolektor płaski, a kiedy
kolektor próżniowy?
 Kolektory próżniowe mogą znajdować zastosowanie szczególnie, gdy:
 instalacja solarna przeznaczona jest do wspomagania ogrzewania
 warunki zabudowy kolektora nie są optymalne (znaczne odchylenie
od kierunku południowego) dla efektywnej całorocznej pracy
 elementy wewnętrzne kolektora płaskiego mogą być narażone na
działanie zanieczyszczonego lub zasolonego powietrza (morze)
 Nowoczesne kolektory płaskie z szybą antyrefleksyjną mogą być również
z powodzeniem wykorzystywane do wspomagania ogrzewania, szczególnie
obiegów niskotemperaturowych (np. ogrzewanie podłogowe)
15

16. Ogrzewanie
Kotły gazowe
Chłodzenie Kotły olejowe
Pompy ciepła
Energia odnawialna
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl