Uzysk ciepła kolektora słonecznego jest uzależniony od wielu czynników, m.in. od przepuszczalności promieniowania słonecznego przez szybę, zdolności absorbowania promieni słonecznych przez absorber oraz od izolacji cieplnej obudowy kolektora słonecznego

1. Sprawność kolektorów słonecznych
Akademia Miedzi
11.2009

2. Sprawność kolektorów słonecznych
Podstawowy bilans cieplny kolektora słonecznego
• Uzysk ciepła kolektora słonecznego
jest uzależniony od wielu
czynników, m.in. od
przepuszczalności promieniowania
słonecznego przez szybę,
zdolności absorbowania promieni
słonecznych przez absorber
oraz od izolacji cieplnej
obudowy kolektora słonecznego.
2 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

3. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność
Wykres sprawności kolektorów słonecznych
Różnica temperatury pomiędzy absorberem, a otoczeniem (K)
3 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

4. Sprawność kolektorów słonecznych
Wykres sprawności kolektorów słonecznych
• Wykres sprawności przedstawia jej
wartość w zależności od różnicy
temperatury między absorberem,
a otoczeniem kolektora - im większa
będzie temperatura absorbera
w stosunku do otoczenia, tym
większe będą straty ciepła
kolektora słonecznego i niższa jego
sprawność.
• Im skuteczniejsza będzie izolacja
cieplna kolektora słonecznego, tym
wyższa będzie jego sprawność przy
dużych różnicach temperatury.
4 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

5. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność optyczna kolektora słonecznego
• Dla kolektorów słonecznych określa się także SPRAWNOŚĆ OPTYCZNĄ.
• To jeden z najważniejszych parametrów określany w warunkach
laboratoryjnych, a jego wartość mówi jaką moc chwilową uzyskałby
kolektor słoneczny przy danym nasłonecznieniu i przy braku strat ciepła
(a więc temperatura absorbera = temperaturze otoczenia).
• Rzeczywista chwilowa sprawność kolektora słonecznego określana jest
na podstawie właśnie sprawności optycznej (jako wyjściowej)
pomniejszanej o składniki związane ze wskaźnikami strat ciepła k1 i k2.
1000 W/m2
800 W/m2
5 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

6. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność
Sprawność optyczna i rzeczywista kolektora
Sprawność optyczna
(wyjściowa)
Różnica temperatury (K)
6 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

7. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność rzeczywista kolektora słonecznego - wzór
• Dla kolektorów słonecznych określa się także SPRAWNOŚĆ OPTYCZNĄ.
• To jeden z najważniejszych parametrów określany w warunkach
laboratoryjnych, a jego wartość mówi jaką moc chwilową uzyskałby
kolektor słoneczny przy danym nasłonecznieniu i przy braku strat ciepła
(a więc temperatura absorbera = temperaturze otoczenia).
• Rzeczywista chwilowa sprawność kolektora słonecznego określana jest
na podstawie właśnie sprawności optycznej (jako wyjściowej)
pomniejszanej o składniki związane ze wskaźnikami strat ciepła k1 i k2.
1000 W/m2
800 W/m2
7 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

8. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność rzeczywista kolektora słonecznego - wzór
η0 - sprawność optyczna
k1 - współczynnik strat ciepła liniowych (W/m2K)
k2 - współczynnik strat ciepła liniowych (W/m2K2)
ΔT - różnica temperatury między absorberem,
a otoczeniem kolektora (K)
Eg – natężenie promieniowania słonecznego (W/m2)
8 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

9. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność kolektora w różnych warunkach pracy
Sprawność
Kolektor bez szyby
(basenowy)
Kolektor płaski
Kolektor próżniowy
Woda basenowa
Sprawność optyczna
(wyjściowa)
Podgrzew c.w.u.,
ogrzewanie c.o.
Technologia
Różnica temperatury (K)
9 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

10. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność kolektora w różnych warunkach pracy
• Ten sam kolektor słoneczny może
pracować z różną sprawnością,
w zależności od rodzaju instalacji
solarnej – jej przeznaczenia.
• Sprawność zależy także
od nasłonecznienia (na wykresie
wariant 400 i 1000 W/m2).
10 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

11. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność kolektora w różnych warunkach pracy
• Im niższa będzie temperatura
absorbera w stosunku do
otoczenia, tym wyższa będzie
sprawność pracy kolektora
słonecznego, z uwagi na niskie
straty ciepła do otoczenia.
• Najwyższą sprawność kolektory
uzyskują więc w pracy na podgrzew
wody basenowej, czy też podgrzew
ciepłej wody użytkowej –
szczególnie w dużych instalacjach
solarnych.
11 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

12. Sprawność kolektorów słonecznych
Sprawność kolektora w różnych warunkach pracy
• Popularne kolektory próżniowe
mające konstrukcję 2-ściennej rury
szklanej ograniczają dostęp
promieni słonecznych do absorbera
i tym samym taki kolektor posiada
wyraźnie niższą sprawność
od kolektora płaskiego.
Sprawność
• Należy mieć na uwadze, że nie
każdy kolektor próżniowy może
mieć wyższą sprawność
od kolektorów płaskich.
Różnica temperatury (K)
12 | Sprawność kolektorów słonecznych | 11.2009

13. Akademia Miedzi
Polskie Centrum Promocji Miedzi
ul. św. Mikołaja 8-11
50-125 Wrocław
Tel.:
+48 (71) 78 12 502
E-mail: pcpm@copperalliance.pl
www.copperalliance.pl
1
3
| Presentation title and date