Budowa próżniowego kolektora słonecznego

15,121 views

Published on

Próżniowe kolektory słoneczne mogą posiadać różne konstrukcje. Jednak ich cechą wspólną jest zastosowanie próżni jako izolacji cieplnej, dla ograniczenia strat ciepła od absorbera do otoczenia kolektora słoneczego. Jak są zbudowane?

Published in: Education, Health & Medicine
2 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
15,121
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3,489
Actions
Shares
0
Downloads
39
Comments
2
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Budowa próżniowego kolektora słonecznego

  1. 1. www.solarblog.pl Budowa kolektora próżniowego  Jak zbudowany jest kolektor próżniowy?  Jakie typy kolektorów próżniowych można wyróżnić?  Jak pracują kolektory próżniowe?
  2. 2. Slajd 2 Kolektory próżniowe – zastosowanie, budowa…  Kolektory próżniowe zbudowane są najczęściej w postaci pojedynczych próżniowych rur szklanych  Rzadszym rozwiązaniem są kolektory próżniowe płaskie, ze względów na trudności technologiczne, zapewnienia szczelności w dużej objętości  Kolektory próżniowe rurowe oferowane są w kilku typach, różniących się znacznie wydajnością pracy. Podstawową różnicą jest budowa rury próżniowej: 1-ścienna lub 2-ścienna, co odgrywa decydujące znaczenie dla uzyskiwanych wydajności cieplnych.
  3. 3. Slajd 3 Znaczenie izolacji cieplnej dla kolektora słonecznego  Izolacja cieplna odgrywa zasadniczą rolę w pracy kolektora słonecznego. Obudowa kolektorów płaskich nie jest szczelna z uwagi na konieczność „oddychania” izolacji cieplnej (usuwanie wilgoci), a przez to istotną część strat ciepła wywołuje konwekcja, czyli unoszenie ciepła przez powietrze odbierające je z powierzchni absorbera. Źródło: Solar International Energy  W kolektorach próżniowych panuje głębokie podciśnienie, niemal eliminujące zjawisko konwekcji. Powierzchnia rur próżniowych jest znacznie „chłodniejsza” w porównaniu do szyby kolektora płaskiego. Należy jednak zaznaczyć, że nie jest to zaletą w każdych warunkach pracy kolektora próżniowego…  więcej w prezentacji „Jak pracują kolektory słoneczne zimą”
  4. 4. Slajd 4 Rodzaje kolektorów próżniowych  Próżniowe rurowe kolektory słoneczne zbudowane są z 1- lub 2-ściennych rur próżniowych. W przypadku rur próżniowych 2-ściennych, próżnia jest wytworzona pomiędzy dwoma rurami szklanymi. Konstrukcja rury jest zamknięta fabrycznie (szkło-szkło). W przypadku rur 1-ściennych rura szklana musi być połączona szczelnie z rurką czynnika grzewczego (szkło-metal)  Niektóre kolektory próżniowe wyposażane są dodatkowe zwierciadła (tzw. CPC) mające na celu odbijać promieniowanie słoneczne i kierować je na absorber
  5. 5. Slajd 5 Rodzaje kolektorów próżniowych  Kolektory słoneczne próżniowe mogą działać na zasadzie bezpośredniego przepływu przez absorbery lub na zasadzie rurki cieplnej (heat pipe), gdzie czynnik grzewczy (glikol) nie kontaktuje się z absorberami kolektor z przepływem bezpośrednim kolektor typu heat pipe
  6. 6. Slajd 6 Standardowa 2-ścienna rura próżniowa heat pipe Nośnik ciepła odbiera ciepło i odparowuje Dopływ ciepła Nośnik ciepła oddając ciepło do czynnika grzewczego (glikolu), skrapla się Skroplony nośnik ciepła spływa w dół Czynnik grzewczy (glikol) Absorber Próżnia Kondensator Rura zbiorcza (przepływ glikolu) Źródło: sunintersolar.com
  7. 7. Slajd 7 Kolektory typu heat pipe?  Kolektory próżniowe typu heat pipe stanowią większą część oferowanych obecnie na rynku kolektorów próżniowych  Na rynku występują one w bardzo zróżnicowanej konstrukcji, jakości oraz wydajności cieplnej. Część produkcji to wielkoseryjne wytwarzanie tanich w zakupie elementów (udział Chin w produkcji całego świata ok. 60%) Źródło: sunpeakusa.com
  8. 8. Slajd 8 Budowa kolektora próżniowego KSR10  Kolektor próżniowy Hewalex KSR10 zbudowany jest z 10-ciu 1-ściennych rur próżniowych NARVA  Wewnątrz rur wytworzone jest głębokie podciśnienie 10-6 bar (0,1 Pa, czyli 0,0001% z ciśnienia otoczenia)  Kolektor pracuje na zasadzie bezpośredniego przepływu czynnika grzewczego przez absorbery, który przepływa przez podwójny współśrodkowy przewód miedziany
  9. 9. Slajd 9 Budowa kolektora próżniowego KSR10  Kolektory próżniowe posiadają standardowo przyłącza u góry  W przypadku stagnacji i przegrzewania kolektora, woda zawarta w czynniku grzewczym zaczyna wrzeć i parować  W standardowym układzie w zasyfonowaniach następuje długotrwałe gotowanie czynnika, wytwarzanie dużej ilości pary wodnej i wysokie ryzyko uszkodzenia czynnika (glikolu)  Przy podłączeniu dolnym, w razie przegrzewu, czynnik grzewczy w łatwy i swobodny sposób zostanie wypchnięty z kolektora KSR10 Standard
  10. 10. Slajd 10  Czynnik grzewczy (glikol) odbiera bezpośrednio ciepło z absorberów poprzez przepływ w podwójnej (współśrodkowej) rurce miedzianej Budowa kolektora próżniowego KSR10  Rury próżniowe można obracać wokół osi o 25o, co pozwala skorygować niekorzystne położenie kolektora wobec kierunku padania promieni słonecznych
  11. 11. Slajd 11 Połączenie szkło-metal  Połączenie szkło-metal rur próżniowych Narva skonstruowane jest w sposób zapewniający utrzymanie próżni w skrajnych warunkach pracy, np. przy obciążeniu mechanicznym, szoku termicznym, kawitacji (uderzenia wewnętrzne w trakcie parowania/skraplania w stanie stagnacji)  Rura szklana jest trwale zespolona (poprzez procesy cieplne) z pierścieniem ze specjalnego sprężystego stopu, który dzięki właściwościom samozaciskowym uszczelnia połączenie z rurą czynnika grzewczego Źródło: nts-solar.com  Dzięki takiemu rozwiązaniu (patent PTC/DE2006/001244 of 13.07.2006), obciążenia mechaniczne nie przenoszą się na rurę szklaną. Połączenie było testowane zgodnie z wymaganiami certyfikatu Solar Keymark (normy EN 12975), na 1000-krotną próbę szoku termicznego 10-6 mbar (0,1 Pa)
  12. 12. Slajd 12 Warstwa antyrefleksyjna rury próżniowej KSR10 Źródło: nts-solar.com Z warstwą AR Bez warstwy AR Transmisyjność Długość fali m AR  Specjalne szkło o niskiej zawartości tlenków żelaza dla rur próżniowych  Dodatkowa warstwa antyrefleksyjna (AR, nanotechnologia (krzemiany SiO2)) zwiększa przepuszczalność promieniowania słonecznego o około 5%  Wytrzymałość mechaniczna i na gradobicie (test kulki 150g)
  13. 13. Slajd 13 Wytwarzanie połączenia szkło-metal  Rury próżniowe przed wykonaniem połączenia szkło-metal Źródło: nt-solartechnik.de  Obróbka cieplna przy łączeniu szkło-metal rury próżniowej
  14. 14. Slajd 14 Wytwarzanie połączenia szkło-metal Źródło: nt-solartechnik.de przejście metal-metal  Połączenie rury szklanej z krążkiem metalowym stanowi opatentowane (EP 1 926 943 B1) rozwiązanie niemieckiego producenta rur próżniowych NARVA Lichtquellen GmbH + Co. KG  Zapewnia 100-procentową szczelność połączenia szkło-metal, którą uzyskuje się przez precyzyjne dopasowanie rury i krążka, pełne zatopienie krążka w rurze szklanej (z zawinięciem krawędzi).  Przejście rurki absorbera ma charakter metal-metal, zapewniając wytrzymałość mechaniczną oraz szczelność (uniknięcie przejścia typu metal-szkło, dla materiałów o różnych rozszerzalnościach cieplnych). połączenie szkło-metal
  15. 15. Slajd 15 Zachowanie próżni w rurach kolektora (1/3)  W niektórych kolektorach stosowany jest getter, czyli substancja chemiczna najczęściej – bar, pochłaniająca gazy pozostające wewnątrz rury po procesach produkcji.  Getter aktywnie absorbuje takie związki, jak CO, CO2, N2, O2, H2O i H2. W razie rozszczelnienia się rury, getter wytwarza charakterystyczny biały nalot, co jest wizualnym wskaźnikiem zaniku izolacji cieplnej – próżni. Z lewej strony rura szczelna, z prawej – rura rozszczelniona (biały nalot) Źródło: me000556.host.inode.at
  16. 16. Slajd 16 Zachowanie próżni w rurach kolektora (2/3)  Wizualnie wskaźnikiem zachowania próżni może być również widok kolektora w okresie zimowym. W przypadku braku próżni, powierzchnia rur próżniowych ulegnie szybkiemu rozmrożeniu, w przeciwieństwie do rur z zachowaną próżnią Źródło: stockhammer.biz
  17. 17. Slajd 17 Zachowanie próżni w rurach kolektora (3/3)  Wizualnie wskaźnikiem zachowania próżni może być również widok kolektora w okresie zimowym. W przypadku braku próżni, powierzchnia rur próżniowych ulegnie szybkiemu rozmrożeniu, w przeciwieństwie do rur z zachowaną próżnią Źródło: positron.ch
  18. 18. Slajd 18 Wpływ rozstawu rur próżniowych na eksploatację Zwiększenie odległości pomiędzy rurami próżniowymi ogranicza występowanie zacienienia absorberów i zmniejszania uzysków ciepła 30÷40% zacienionej
  19. 19. Slajd 19 Kolektory próżniowe – zalety, wady…  Kolektory typu heat pipe mają zalety: - możliwość wymiany rury próżniowej bez opróżniania instalacji - mniejsza możliwość przegrzewania czynnika grzewczego - zazwyczaj niższy koszt zakupu  Kolektory o bezpośrednim przepływie mają zalety: - wyższa sprawność (dla dobrej klasy rur próżniowych tego samego producenta, np. Narva, Kingspan różnica wynosi 4-6% ) - w porównaniu do standardowych na rynku 2-ściennych kolektorów próżniowych, różnica w sprawności może przekraczać 50% (więcej w prezentacji „Sprawność kolektora słonecznego”) - możliwość pracy w dowolnym położeniu rur próżniowych, także z poziomie lub w pionie - nieco większe straty cieplne kolektorów 1-ściennych o przepływie bezpośrednim poprawiają odmrażanie kolektora w zimie (więcej w prezentacji „Jak pracującą kolektory słoneczne zimą”
  20. 20. Slajd 20 Wydajność cieplna kolektorów słonecznych  Różnice w wydajnościach cieplnych kolektorów można także wykazać na wykresie sprawności (porównanie dla typowego zakresu pracy, nasłonecznienie 600 W/m2, dane z bazy certyfikatów Solar Keymark, solarkeymark.org)  = 71,0% Q = 426 W/m2  = 58,2% Q = 349 W/m2  = 50,1% Q = 301 W/m2  = 45,2% Q = 271 W/m2  = 35,6% Q = 213 W/m2 -18% -29% -36% -50%
  21. 21. www.solarblog.pl www.hewalex.pl Hewalex Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym więcej prezentacji >>>
  22. 22. www.solarblog.pl www.hewalex.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

×