Sprawność kolektora słonecznego — Presentation Transcript

• 1. Sprawność kolektora słonecznego♣ Jaką sprawność może uzyskiwać kolektor słoneczny?♣ Czym jest sprawność optyczna kolektora słonecznego?♣ Od jakich czynników zależy chwilowa sprawność kolektora słonecznego?♣ Jakie sprawności uzyskują kolektory płaskie, a jakie próżniowe?www.solarblog.pl www.hewalex.pl

• 2. Sprawność kolektora słonecznego♣ Sprawność kolektora słonecznego określa jakączęść energii promieniowania słonecznegodocierającego do jego powierzchni, jest onw stanie przetworzyć na ciepło użyteczne 1366 W/m2♣ Maksymalna sprawność dobrej klasykolektorów słonecznych sięga 80 i więcej %♣ W warunkach roboczych sprawność ta wynosizazwyczaj wyraźnie mniej, ze względu na stratyciepła do otoczenia, zależne od budowykolektora i skuteczności jego izolacji cieplnej 1000 W/m2 η = 80% 800 W/m2 Slajd 2

• 3. Parametry sprawnościowe kolektora słonecznego♣ Każdy producent oferujący kolektory słoneczne przynajmniej na rynkueuropejskim, powinien posiadać dla każdego produktu z oferty, certyfikatSolar Keymark. Potwierdza on zgodność jakości kolektora słonecznegoz wymaganiami normy EN 12975 (w Polsce jako PN-EN 12975). ♣ Jednocześnie certyfikat zawiera parametry sprawności kolektora, które stanowią wiarygodną informację niezależną od producenta – uzyskaną na podstawie badań w niezależnych certyfikowanych ośrodkach wg tych samych kryteriów normy EN 12975 η0 = 80,2% a1 = 3,8 W/m2K a2 = 0,0067 W/m 2K2 Kolektor Hewalex KS2000 TLP Slajd 3

• 4. Potwierdzenie parametrów kolektora słonecznego♣ Przykład certyfikatu z badań kolektora słonecznego w jednymz certyfikowanych ośrodków: w Instytucie SPF Rapperwil (www.spf.ch)♣ Parametry są określane dla 3-ech rodzajów powierzchni kolektora słonecznego:brutto, absorbera i apertury. η0 = 81,7% a1 = 4,17 W/m 2K a2 = 0,0077 W/m 2K2 Kolektor Hewalex KS2000 TLP Am Slajd 4

• 5. Rodzaje powierzchni kolektora słonecznego♣ Bardzo ważne jest więc porównywanie między sobą parametrów kolektorówsłonecznych, w odniesieniu do jednakowej definicji powierzchni. W tym względziepowszechnie przyjmuje się powierzchnię apertury, czyli czynną pracującą(nasłonecznioną) powierzchnię absorbera♣ Często powierzchnia absorbera pracujew całości – jest nasłoneczniona w pełni(brak zacienionych miejsc), stądpowierzchnia apertury (czynna) jest takasama jak absorbera Powierzchnia brutto Powierzchnia absorbera Powierzchnia apertury Slajd 5

• 6. Różnica temperatury w określaniu sprawności ♣ Sprawność kolektora słonecznego zależy od strat ciepła – im wyższa temperatura absorbera w stosunku do otoczenia, tym wyższe straty ciepła kolektora i niższa sprawność… ♣ Dlatego wskazane jest, aby kolektory pracowały z dobrym odbiorem ciepła w niskotemperaturowych systemach, gdzie ΔT („delta T” czyli różnica temperatury) wynosi 16-48 K (Kelvin = oC, jednostka używana dla określania różnicy temperatury) temperatura otoczenia (np. 25oC) różnica temperatury ΔT 60oC – 25oC = 35oC (35 K) temperatura absorbera (np. 60oC) Slajd 6

• 7. Sprawność optyczna kolektora słonecznego ♣ Sprawność optyczna η0 kolektora słonecznego to najwyższa możliwa teoretycznie sprawność, przy braku strat ciepła (brak różnicy temperatur ΔT) temperatura otoczenia (np. 25oC) różnica temperatury ΔT 25oC – 25oC = 0oC (0 K) η0 = 81,7% temperatura absorbera (np. 25oC) Slajd 7

• 8. Sprawność optyczna kolektora słonecznego♣ Sprawność optyczna η0 kolektora słonecznego na wykresie sprawnościpołożna jest w najwyższym punkcie♣ Sprawność chwilowa (robocza) η zależy już z kolei od współczynnikówstrat ciepła a1, a2 kolektora słonecznego wg wzoru, gdzie Eg jestnasłonecznieniem (np. 600 W/m2). a1×ΔT a2×ΔT2 η = η0 Eg Eg η0 Sprawność η Różnica temperatury ΔT oC (K) 0 oC 16oC 32oC 48oC 64oC 80oC Slajd 8

• 9. Porównanie sprawności kolektorów słonecznych♣ Im większe współczynniki strat ciepła a1, a2, tym bardziej nachylonywykres sprawności = niższa wydajność cieplna kolektora (W/m2)♣ Dla „idealnego cieplnie” kolektora (a1 i a2 = 0), sprawność była by zawszejednakowo maksymalna – niezależna od różnicy temperatur ΔT a1 = 0 / a2 = 0 Sprawność Różnica temperatury ΔT oC (K) 0oC 16oC 32oC 48oC 64oC 80oC Slajd 9

• 10. Jak porównywać ze sobą kolektory słoneczne?♣ Dysponując ustalonymi w takich samych warunkach parametrami kolektorówsłonecznych, możliwe jest porównywanie ich sprawności oraz wydajności(W/m2). Wystarczające są do tego 3 parametry: sprawność optyczna orazwspółczynniki strat ciepła a1 oraz a2. Pozwala to obliczyć wydajność cieplną(W/m2) w każdych warunkach, a także narysować wykres krzywej sprawności♣ Dla porównania przyjęto wyłącznie parametry z bazy Solar Keymarkdla 30-tu popularnych na rynku polskim kolektorów słonecznych (wartościodniesione do powierzchni apertury) Slajd 10

• 11. Kolektor płaski czy próżniowy? (1/2)♣ Kolektory próżniowe mają niższe straty ciepła, jednak przeważnie mają niższąsprawność optyczną w porównaniu do kolektorów płaskich. Przykładem możebyć porównanie sprawności kolektora płaskiego Hewalex KS2000 TL Am orazpróżniowego Hewalex KSR10: Slajd 11

• 12. Kolektor płaski czy próżniowy? (2/2)♣ Nie jest jednak regułą, że każdy kolektor próżniowy pracuje z wyższąsprawnością od kolektora płaskiego. Na rynku funkcjonuje wiele typów kolektorówpróżniowych, których konstrukcja sprawia, że uzyskują one porównywalne lubnawet niższe sprawności pracy. Wykres przedstawia krzywe sprawności dlakolektorów próżniowych (dane Solar Keymark) + płaski KS2000 TP Am Slajd 12

• 13. Porównanie sprawności kolektorów płaskich (1/2) Sprawność 0 oC 16oC 32oC 48oC 64oC 80oC Różnica temperatury ΔT oC (K) pomiędzy absorberem, a otoczeniem (wykres dla nasłonecznienia 600 W/m 2) Slajd 13

• 14. Porównanie sprawności kolektorów płaskich (2/2)♣ Jak wskazuje wykres na poprzednim stronie, sprawności płaskich kolektorówsłonecznych różnią się między sobą nieraz znacznie. Na przykład różnicapomiędzy sprawnością kolektora Hewalex KS2000 TP Am, a dwoma innymikolektorami (dla ΔT = 32 K) może się różnić nawet do niemal 40% (!). η = 58,15% Q = 349 W/m2 η = 51,37% Q = 308 W/m2 -12% η = 35,47% Q = 213 W/m2 -39% Slajd 14

• 15. Skąd czerpać parametry kolektorów słonecznych?♣ Certyfikaty Solar Keymark są w całości zebrane w jednej bazie,dostępnej ogólnie – poprzez stronę: ♣ W bazie znajduje się obecnie www.solarkeymark.org (01.2012) ponad 1500 certyfikatów Solar Keymark, które można odszukiwać np. po nazwie producenta, albo kraju pochodzenia kolektora słonecznego Slajd 15

• 16. Reasumując…♣ Sprawność kolektora słonecznego silnie zależy od warunków pracy,szczególnie od temperatury absorbera w stosunku do temperatury otoczenia♣ Kolektory słoneczne można między sobą porównywać w wiarygodny sposób,dzięki wynikom badań w niezależnych ośrodkach (np. SPF, ISFH) opartymo jednakowy harmonogram badań wg normy EN 12975♣ Różnice w sprawnościach kolektorów słonecznych mogą być znaczące,wskutek różnic w ich budowie, szczególnie w izolacji cieplnej♣ Sprawność optyczna nie może być jedynym wymiernym parametremświadczącym o klasie kolektora słonecznego. Sprawność chwilowa (robocza)zależy nie tylko od sprawności optycznej, ale także od współczynników stratciepła a1 i a2. Slajd 16

• 17. HewalexPonad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznymwięcej prezentacji >>> www.solarblog.pl www.hewalex.pl

• 18. HewalexPonad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym Kompletne rozwiązania oparte o kolektory słoneczne i pompy ciepła Zastosowanie w obiektach mieszkalnych i użytkowychwięcej prezentacji >>> www.solarblog.pl www.hewalex.pl