70 Solární kolektory - konstrukce

1/70

Solární kolektory - konstrukce  základní typy  části kolektoru  materiály  statistiky

2/70

Solární kolektory - rozdělení

3/70

Solární tepelný kolektor

Transparentní kryt - zasklení

Absorbér

Sběrná trubka pro odvod tepla Tepelná izolace Trubky s teplonosnou látkou (registr) Rám kolektoru (kolektorová skříň)

4/70

Nekryté solární kolektory  struktura  ploché  trubičkové

5/70

Nekryté solární kolektory  materiály  polyetylen  polypropylen  syntetický kaučuk (EPDM)  nerez ocel  cena  1000 až 2500 Kč/m2

6/70

Nekryté solární kolektory

7/70

Chodníky jako absorbéry

8/70

Nekryté solární kolektory  použití  sezónní aplikace  teploty do 20 K nad okolí  bazény  primární okruhy TČ  výkon  výkon závislý na okolních podmínkách  na rychlosti větru !

9/70

Ploché kryté solární kolektory

10/70


1 rám 2 těsnění 3 transparentní kryt

4 tepelná izolace 5 absorbér 6 trubkový registr

 cena  6000 až 8000 Kč/m2

11/70


12/70

Zasklení solárního kolektoru  jednoduché zasklení  solární sklo s nízkým obsahem FeO3  snížení pohltivosti materiálu zasklení

 antireflexní povlaky  snížení odrazivosti rozhraní sklo-vzduch

 prizmatické sklo (pyramidový vzor, textura)  zvýšení propustnosti při vyšších úhlech dopadu

 dvojité zasklení  solární sklo + folie (teflon), nižší ztráty, nižší propustnost

13/70

Antireflexní povlaky 1% 100 %

91 %

4%+4%

1% 100 %

96 %

3%

14/70

Spektrální charakteristika

transmittance [%]

AR glass

solar glass

wavelength [nm]

15/70

Absorbér kolektoru  materiál  měď

320 až 350 W/(m.K)

0,12 až 0,3 mm

 hliník

220 až 250 W/(m.K)

0,3 až 0,5 mm

 ocel (omezeně)

80 až 100 W/(m.K)

 povrch

 neselektivní  spektrálně selektivní

...

16/70

Absorbér kolektoru radiační vlastnosti těles

 pohltivost a + odrazivost r = 1 (pro záření nepropouštějící tělesa)  pro danou vlnovou délku záření l platí: pohltivost al = emisivita el

 absolutně černá tělesa: a = 1, r = 0

pro všechny vlnové délky

 absolutně bílá tělesa: a = 0, r = 1


 šedá tělesa 0 < a = al < 1, r = 1 – a


 selektivní tělesa 0 < al < 1, rl = 1 – al

17/70

Absorbér kolektoru

1 – absolutně černé těleso (v přírodě nenajdeme) 2 – selektivní těleso

3 – šedé těleso (v přírodě nenajdeme, pouze omezeně)

18/70

Selektivita povrchu absorbéru ideálně r = 1, a = e = 0

oblast vlnových délek slunečního záření

oblast vlnových délek infračerveného záření

aSOL ≠ eIR

ideálně r = 0, e = a = 1

19/70

Selektivita povrchu absorbéru

20/70

Selektivní povrch absorbéru  elektrochemicky, galvanicky  vytvoření struktury elektrochemickou cestou  tyčinky (porézní vrstva) na velmi odrazivém substrátu  a = 0,93 – 0,96, e = 0,10 – 0,15  black-chrome, Sunstrip

21/70

Selektivní povrch absorbéru  PVD (Physical Vapour Deposition), napařování  cermet: keramicko-kovové povrchy (ceramic-metal)  tenká vrstva cca 150 až 200 nm  TiNOx, mirotherm, sunselect (CrN – CrxOy), eta-plus, ...  a = 0,95, e = 0,05

22/70

Selektivní povrch absorbéru - výroba

23/70

Selektivní povrch absorbéru  nátěry  silikonové vrstvy na Al nebo Cu podklady  Solarect-Z, SolkoteHI/Sorb II  sprejování, vrstva 2-3 mm  a = 0,90 – 0,92, e = 0,25 – 0,50

24/70

Absorbér - spojování nalisované nalisované

napájené

ultrazvukově svařené

laserově svařené

25/70

Absorbér – ultrazvukové svařování

rychlé, levné, nízkoenergetické bez přídavného materiálu

26/70

Absorbér – laserové svařování

možnost spojování různých materiálů bez poškození absorpčního povrchu

27/70

Absorbér - spojování pájení

lisování

28/70

Trubkový registr - lyra 22x1 mm

8x0,6 mm 10x1 mm

Dp = cca 100 Pa

max 6 až 7 kolektorů

29/70

Trubkový registr – poloviční lyra 22x1 mm

8x0,6 mm 10x1 mm

Dp = cca 1 kPa

max 3 kolektory

30/70

Trubkový registr - meandr

12x1 mm max 3 kolektory

Dp = cca 10-15 kPa

31/70

Trubkový registr - serpentina 22x1 mm 12x1 mm max 10 kolektorů

Dp = cca 15-20 kPa

32/70

Trubkový registr - plnoprůtočný

33/70

Tepelná izolace  minerální vlna  skelná vlna, kamenná vlna  absence lepidel (!) – potenciální zplyňování  PUR  polyuretanové desky, ALP

 EPDM pěna, syntetický kaučuk  cena

34/70

Skříň kolektoru – skládaná rámová

větrací otvory v bocích problematický provoz trvale pod rosným bodem (!)

35/70

Skříň kolektoru – lisovaná vana

parotěsná vana

36/70

Skříň kolektoru – dřevěná

37/70

Ploché solární kolektory  výhodné z hlediska integrace do obálky budovy  střecha  fasáda

38/70

Ploché vakuové solární kolektory podtlak pro omezení tepelných ztrát (absolutní tlak 1 až 10 kPa)

zatížení plochého krycího skla (opěrky)

39/70

Vakuové trubkové solární kolektory jednostěnná vakuová trubka plochý absorbér

vakuum 1 mPa

dvojstěnná vakuová trubka (Sydney) válcový absorbér

40/70

Vakuové solární kolektory

vakuové trubkové

ploché vakuové kolektory

41/70

Vakuové trubkové solární kolektory Jednostěnná vakuová trubka s plochým absorbérem  přímo protékaný registr (PP)

velmi kvalitní přestup tepla z absorbéru do kapaliny

42/70

Vakuové trubkové solární kolektory Jednostěnná vakuová trubka s plochým absorbérem  tepelná trubice (TT)

velmi kvalitní přestup tepla z absorbéru na výparník tepelné trubice

43/70

Vakuové trubkové solární kolektory

zdroj: Viessmann

44/70


zdroj: Viessmann

45/70


46/70

Vakuové trubkové solární kolektory  výroba  jednostěnná trubka se dnem, antireflexní povlakování  spoj koncentrická trubka – NiFe membrána (eliminace napětí na skle)  zatavení membrány do skla

47/70

Vakuové trubkové solární kolektory Dvojstěnná vakuová Sydney trubka s válcovým absorbérem  přímo protékaný registr (s kontaktní lamelou), PP

nezbytná tepelně vodivá teplosměnná lamela mezi absorbérem a trubkovým registrem

48/70

Vakuové trubkové solární kolektory Dvojstěnná vakuová Sydney trubka s válcovým absorbérem  tepelná trubice (s kontaktní lamelou), TT

nezbytná tepelně vodivá teplosměnná lamela mezi absorbérem a trubkovým registrem

49/70

Vakuové trubkové Sydney kolektory  výroba  výchozí materiál: dvě skleněné trubky otevřené na obou koncích  vnější trubka: příprava vakuační trubičky  vnitřní trubka: zaslepení dna, nanesení selektivního povlaku (Al-N-Al)

50/70

Vakuové trubkové Sydney kolektory  výroba  vložení držáku vnitřní trubky s getrem do vnější trubky  vložení vnitřní trubky do vnější trubky + zatavení horních okrajů  evakuace meziprostoru na tlak < 1 mPa, odtavení vakuační trubičky  vysokofrekvenční aktivace getru

51/70

Vakuové trubkové Sydney kolektory kontaktní lamela

napojení PP potrubí

Sydney trubky

52/70

Vakuové trubkové Sydney kolektory

53/70


bariový getr pro pohlcení plynů změna barvy

54/70


vakuová izolace = sníh či námraza odtává velmi pomalu akumulace sněhu: problematické použití reflektoru, šikmá střecha

55/70

Ploché solární kolektory x odtávání

tepelné ztráty umožňují provoz i v době zvýšené sněhové pokrývky

56/70

Trubkové kolektory - tepelná trubice (TT) odvod tepla do teplonosné kapaliny

sluneční energie pohlcená absorbérem

teplo přijaté výparníkem tepelné trubice

57/70

Trubkové kolektory - tepelná trubice (TT) suché napojení tepelné trubice

kondenzátor uložen v pouzdru pouzdro omývané teplonosnou látkou

58/70

Trubkové kolektory - tepelná trubice (TT) mokré napojení tepelné trubice

kondenzátor tepelné trubice přímo omývaný teplonosnou látkou

59/70

Trubkové solární kolektory s reflektorem zrcadlový odraz difúzní odraz trvanlivost optické kvality odrazného plechu zachycování a kumulace sněhu (ledu), poničení trubek zvýšení aktivní plochy kolektoru (apertury)

60/70

Solární kolektory ve světě (2013)

61/70

Solární kolektory v provozu (2012)

62/70

Solární kolektory v provozu (2012) svět

Evropa

63/70


64/70


přepočteno na obyvatele

65/70

Solární kolektory – nové instalace (2012)

66/70

Solární kolektory – nové instalace (2012) svět

Evropa

67/70


68/70


přepočteno na obyvatele

69/70

Česká republika – vývoj trhu

70/70

Česká republika – vývoj trhu

70 Solární kolektory - konstrukce

Recommend Documents