AKO PRACUJE SOLÁRNE ZARIADENIE

Solárny systém aktívne využíva slnečnú energiu a úmyselne ju transformuje na tepelnú energiu. Kolektor, spojovacie potrubie a spotrebič tvoria základ solárneho zariadenia. Pod spotrebičom rozumieme bojler, bazén, alebo rôzny spôsob využitia tepelnej energie. Solárne zariadenie potom môžeme rozdeliť aj podľa spôsobu cirkulácie teplonosnej kvapaliny na samotiažné (gravitačné) a na cirkuláciu s núteným obehom za pomoci čerpadla.
  Orientácia solárneho zariadenia vzhľadom na dosiahnutie, čo najväčšej účinnosti je najvhodnejšia na južnú stranu pod uhlom cca 45°. Tento uhol sa môže meniť podľa toho či chceme systém viac využiť v jarných mesiacoch alebo v jesenných mesiacoch.

Zapojenia bežných solárnych systémov .


  Solárne systémy pracujú s oddeleným primárnym okruhom, ktorý je naplnený nemrznúcou teplonosnou kvapalinou s protikoróznymi inhibítormi.

  • Jednookruhový solárny systém. Systém sa skladá z viacerých častí potrebných na dokonalú činnosť zariadenia. SI -jednotka, spojovacie potrubie, el. regulátor, expanzná nádrž, atď.
  • Dvojokruhový solárny systém. Je zložitejší, potrebné je väčšie kolektorové pole vytvorené z viacerých kolektorov. Systém obsahuje navyše ešte trojcestný ventil, výmenník tepla, atď.
    Jeden okruh tvorí príprava TÚV (OPV) a druhý ohrev bazénovej vody.
  • Trojokruhový systém sa skladá z prípravy TÚV (OPV), bazénovej vody a akumulačného zásobníku teplej vody na prikurovanie v chladnejších mesiacoch.


 Výhodou viacokruhových systémov je lepšie využitie tepelnej energie.

Funkcia kolektora

  Slnečný kolektor je vysokovýkonné zariadenie na premenu slnečného žiarenia na nízko potenciálne teplo. Nízko potenciálne teplo je teplo priamo využité človekom. Kolektor je určený na celoročnú prevádzku . Je určený na premenu energie nie na akumulovanie.
Skladá sa zo štyroch základných častí :                    
a.) sklo
b.) absorbér
c.) meander
d.) vaňa

Sklo  

- slnečná energia prechádza dobre priepustným kaleným sklom z malým útlmom slnečného žiarenia    
  (solárne sklo), sklo musí mať čo najväčšiu transmisivitu *=87% ,to znamená že prepustí až 87%  
  dopadajúceho slnečného žiarenia a malú spektrálnu priepustnosť skla pri dlhých vlnových dĺžkach
  cca 10*m (skleníkový efekt)
- sklo tiež chráni pred nadmerným ochladzovaním absorbéra
- skleníkový efekt vzniká v priestore medzi sklom a absorbérom

Absorbér  najhlavnejšia časť slnečného kolektoru .

- slnečná energia je zachytená účinnou selektívnou absorbčnou vrstvou vytvorenou na hliníkovej
  podložke, ktorá v podstatnej miere ovplyvňuje  kvalitu kolektora absorbčná vrstva mení fyzikálne
  vlastnosti povrchu kovového materiálu tak, že jeho pôvodná absorbtivita *, t.j. schopnosť premeniť  
  energiu slnečného žiarenia na teplo sa z 3% zvýši na hodnotu okolo 93%, pritom emisia
  nahromadenej tepelnej energie cez selektívnu vrstvu do okolitého priestoru pri pracovnej teplote
  absorbéra nepresahuje 15%.Táto vlastnosť sa dosahuje tak že na Al povrch sa nanesie tenká
  absorbčná vrstva hrúbky podstatne menšej (cca 1*m) ako je vlnová dĺžka žiarivej energie pri teplote
  absorbéra (cca 10*m)
- selektívna vrstva absorbuje slnečné žiarenie od *= 0.25-3*m, kde sa nachádza až 98% energie
  prenášanej slnečným žiarením
- selektívna vrstva emituje (odráža ) ale vlnové dľžky podstatne väčšie okolo *=10*m
- difúzne žiarenie je žiarenie, ktoré sa v atmosfére rozptýli od molekúl plynu vo vzduchu, čiastočiek
  prachu a oblakov
- z absorbčnej plochy kolektora prechádza teplo na medenú rúrku a z nej do teplonosnej kvapaliny

   Maximálna teplota na absorbéri je 180°C.

Meander  

Odoberá teplo z absorbéru a predáva ho teplonosnému médiu.

Vaňa
 
Je vyplnená tepelnou izoláciou na zníženie tepelných strát a zamedzenie prúdeniu vzduchu v kolektore.

Akumulácia tepla

- prívod energie slnečného žiarenia nie je plynulý mení sa z ročným obdobím a v priebehu dňa, preto
  neoddeliteľnou súčasťou solárnych systémov musí byť vyriešená akumulácia tepla  
 
- zásobníky
  OPV,  dlhodobé skladovanie teplej vody
- dlhodobá akumulácia = mimoriadne veľký  zásobník aj pri OPV nie je možné navrhnúť
  zásobník pre jednodennú spotrebu, potreba preklenutia nepriaznivého počasia
- možnosť akumulácie tepla v tuhej  hmote (v zemi, v štrku, v kameni, piesku)

- výmenníky tepla
- sprostredkujú predávanie tepla medzi kolektorom a zásobníkom a medzi zásobníkom a spotrebičom
  (jeden nabíja a druhý vybíja)
- môžu byť ako súčasť zásobníka, alebo ako samostatný prvok
- solárny bojler obsahuje výmenník z väčšou tepelnovýmennou plochou
- doskové výmenníky (pri potrebe väčšieho výkonu)
- v zime nie je o teplo úplne postarané (elektrický ohrev, vykurovací kotol)

Funkcia prvkov solárneho okruhu (primárny)

- v našich podmienkach sú nutné dva okruhy
- uzavretý hydraulický, pretlakový obvod, z núteným obehom
- tlak 3.5-6bar