Moc kolektora słonecznego nie jest najważniejszym parametrem dla doboru wielkości instalacji solarnej, gdyż jej wartość jest silnie zmienne w czasie. Jednak znajomość mocy kolektora dla różnych warunków pracy obrazuje pracę instalacji solarnej, a także umożliwia dobór elementów instalacji jak wymienniki ciepła, zawór bezpieczeństwa, itd.

1. www.solarblog.pl
Jaką moc cieplną uzyskuje kolektor słoneczny?
 Jaka może być największa moc cieplna kolektora słonecznego
 Jaka jest różnica w mocy kolektora płaskiego i próżniowego?
 Jakie czynniki zwiększają moc cieplną kolektora słonecznego?

2. Slajd
2
Wykorzystanie energii słonecznej
 Kolektory słoneczne przetwarzają Energię
Promieniowania Słonecznego na ciepło użytkowe.
 Absorbując (pochłaniając) promieniowanie
słoneczne, absorber kolektora wytwarza ciepło
oddawane następnie poprzez układ przewodów,
do czynnika grzewczego (najczęściej glikol).
 Ilość wytwarzanego przez kolektor ciepła, jest
silnie zmienna w czasie, z uwagi na zależność
od nasłonecznienia oraz chwilowej temperatury
roboczej. Dlatego też dla doboru instalacji solarnej
i dla określanie efektów jej pracy, bardziej istotny
jest wskaźnik rocznego uzysku ciepła: kWh/m2rok
 Często jednak (w szczególności dla klienta lub
użytkownika) interesujące jest, jaką moc grzewczą
uzyskuje kolektor słoneczny…

3. Slajd
3
Kiedy ważna jest znajomość mocy grzewczej?
 Kiedy ważna jest znajomość mocy grzewczej uzyskiwanej przez kolektor
słoneczny? W praktyce, tego typu informacja jest ważna dla większych instalacji
solarnych, gdzie w ramach projektowania systemu, dobiera się odpowiednią
wielkość takich elementów jak wymienniki ciepła, podgrzewacze pojemnościowe,
czy też chłodnice dla odbioru nadmiaru ciepła.
 Wydajność cieplna kolektora słonecznego jest zmienna w czasie, zależąc przede
wszystkim od chwilowego nasłonecznienia, które w warunkach polskich nie
przekracza raczej wartości 1000 W/m2, w idealnym słonecznym dniu latem.
Wraz ze wzrostem zachmurzenia, nasłonecznienie powierzchni Ziemi obniża się.
1000 W/m2 700 W/m2 300 W/m2 50 W/m2

4. Slajd
4
temperatura absorbera
(np. 30oC)
temperatura otoczenia
(np. 30oC)
Jaką ilość energii słonecznej wykorzystuje kolektor?
 Kolektor słoneczny jest w stanie wykorzystać znaczną część energii słonecznej,
praktycznie cechując się najwyższą sprawnością w tym zakresie, spośród
wszystkich urządzeń. Teoretycznie największą wydajność grzewczą kolektor
osiąga przy sprawności optycznej. Jest to jednak wartość którą należy traktować
jako górną fizyczną granicę uzyskiwania mocy cieplnej przez kolektor słoneczny.
 W praktyce wydajność będzie zawsze niższa, ponieważ należy uwzględnić straty
ciepła do otoczenia (dla sprawności optycznej straty ciepła = 0, ze względu na
jednakową temperaturę absorbera i powietrza na zewnątrz kolektora słonecznego)
Przykładowo: maksymalna moc cieplna kolektora płaskiego
KS2000 TLP AC przy sprawności optycznej 79,4% i przy
nasłonecznieniu 1000 W/m2 wyniosła by 794 W/m2 absorbera
794 W/m2
1000 W/m2

5. Slajd
5
Moc grzewcza kolektora słonecznego w praktyce
 Raporty z badań kolektorów słonecznych w formie certyfikatów Solar Keymark
(dostępne na solarkeymark.org) zawierają informację o mocy grzewczej kolektora
w zależności od różnicy temperatury pomiędzy absorberem, a otoczeniem:
Certyfikat Solar Keymark nr 011-7S1693 F
kolektora płaskiego Hewalex KS2000 TLP AC

6. Slajd
6
Moc grzewcza kolektora płaskiego i próżniowego
 Kolektory próżniowe cechują się niższymi sprawnościami optycznymi, stąd
początkowo osiągają niższe lub zbliżone wydajności grzewcze w porównaniu
do kolektorów płaskich. Przy wyższej temperaturze absorbera, izolacja cieplna
w formie próżni ogranicza straty ciepła do otoczenia.
 Należy jednak mieć na względzie znaczne zróżnicowanie dostępnych na rynku
typów kolektorów próżniowych. W poniższym porównaniu wzięto pod uwagę
kolektor próżniowy KSR10 o wysokiej efektywności pracy (sprawność optyczna 78%)
W/m2
Różnica temperatury absorber-otoczenie (K)
 Dla nasłonecznienia
1000 W/m2
 W odniesieniu do
powierzchni apertury

7. Slajd
7
Moc grzewcza kolektora płaskiego i próżniowego
 Znaczną część rynku zajmują kolektory próżniowe o niskiej efektywności pracy.
Dotyczy to szczególnie kolektorów o 2-ściennych rurach próżniowych, które
wpływają na obniżenie sprawności optycznej. Pomimo dobrej izolacji cieplnej, tego
typu kolektory nie są w stanie w standardowych warunkach pracy, uzyskać
wyższej sprawności pracy od kolektorów płaskich. Przykładem może być „typowy”
próżniowy kolektor słoneczny (sprawność optyczna 61,8%, nr certyfikatu Solar
Keymark 011-7S504 R).
W/m2
Różnica temperatury absorber-otoczenie (K)
 Dla nasłonecznienia
1000 W/m2
 W odniesieniu do
powierzchni apertury

8. Slajd
8
Moc grzewcza kolektora płaskiego i próżniowego
 Przykładowo w tych samych warunkach nasłonecznienia 1000 W/m2
i dla jednakowej różnicy temperatury 30 K (np. absorber 60oC, a powietrze
zewnętrzne 30oC), moce cieplne kolektorów słonecznych wskazanych
na poprzednich wykresach będą wynosić (w odniesieniu do powierzchni
czynnej absorberów, tzw. apertury):
KSR10KS2000 TLP AC
1000 W/m2
30oC
741 W/m2 560 W/m2659 W/m2
011-7S504 R

9. Slajd
9
Moc grzewcza kolektora płaskiego i próżniowego
 Wybierając typ kolektora słonecznego należy wziąć pod uwagę szersze kwestie
ich eksploatacji w różnych warunkach, a także kosztów inwestycji. W większości
sytuacji, ze względu na kryteria ekonomiczne i techniczne, uzasadnione jest
stosowanie kolektorów płaskich. Wysokiej klasy kolektory próżniowe oznaczają
dla klienta podwyższone koszty inwestycji, co wydłuża okres zwrotu poniesionych
kosztów.
 Jednocześnie moc cieplna kolektorów
próżniowych nie w każdym przypadku
przewyższa moc uzyskiwaną przez
kolektory płaskie. Konieczne jest
zastosowanie wysokoefektywnych
kolektorów próżniowych
o 1-ściennych rurach i dzięki temu
wysokiej sprawności optycznej.

10. Slajd
10
Moc cieplna w zależności od warunków pracy
20oC 50oC30oC
40oC
60oC
70oC
20oC
800 W/m2
 Moc cieplna kolektorów słonecznych zmienia się między innymi w zależności
od temperatury czynnika grzewczego, rosnącej wraz ze wzrostem temperatury
wody użytkowej w podgrzewaczu (porównanie dla kolektorów KS2000 TLP AC).

11. Slajd
11
Odczyt mocy cieplnej kolektorów słonecznych
 Moc cieplna kolektorów słonecznych, może być odczytywana na bieżąco
na ekranie sterownika G422 firmy Hewalex, który współpracuje w tym celu
z przepływomierzem elektronicznym.
 Odczyt chwilowej wydajności cieplnej można także prowadzić zdalnie, dzięki
systemowi zdalnego nadzoru pracy instalacji solarnej.

12. Slajd
12
Zwiększanie mocy grzewczej kolektora słonecznego
Jakie 3 czynniki zwiększają moc grzewczą kolektora słonecznego?
Obniżanie temperatury po stronie odbioru ciepła, np. wody użytkowej w podgrzewaczu, wody
basenowej, temperatur pracy instalacji grzewczej (preferowane ogrzewanie podłogowe)
Wybór priorytetu pracy instalacji solarnej na potrzeby niższych temperatur roboczych, a więc
pierwszeństwo pracy np. dla wody basenowej, a w drugiej kolejności dla wody użytkowej
i w dalszej – wspomagania ogrzewania budynku
Zwiększanie natężenia przepływu w instalacji solarnej, a przez to obniżanie temperatury
absorbera i zmniejszanie strat ciepła do otoczenia kolektora słonecznego

13. www.solarblog.pl
Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
więcej prezentacji >>> www.hewalex.pl

14. www.solarblog.plwięcej prezentacji >>>
Kompletne rozwiązania oparte o kolektory słoneczne i pompy ciepła
Zastosowanie w obiektach mieszkalnych i użytkowych
Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
www.hewalex.pl