Tepelné ztráty vakuových kolektorů


obrazek306pomocny
Nemáme-li k dispozici naměřenou křivku účinnosti, lze zhruba odhadnout velikost tepelných ztrát různých konstrukcí slunečních vakuových kolektorů jednoduchou úvahou. Zanedbávají se zde tepelné ztráty rozvodného potrubí, které má poměrně malou plochu a bývá dobře zaizolováno v kolektorových rámech. Dále se předpokládá srovnatelný tepelný odpor prostupu tepla. U slunečních vakuových kolektorů jsou dominantními tepelnými ztrátami ztráty vyzařováním. Protože množství vyzářeného tepla je přímo úměrné násobku tepelné emisivity et a celkové plochy absorbéru Pa, je snahou minimalizovat tuto plochu vzhledem k dosažitelnému množství energiie slunečního záření, které odpovídá velikosti referenční plochy Sref . Poměr FTZ (faktor tepelných ztrát)
 
FTZ = (Pa * et) / Sref
je tedy bezrozměrné číslo, jemuž jsou přímo úměrné tepelné ztráty slunečních vakuových kolektorů různých konstrukcí při daném pracovním režimu, vztažené na jednotkovou referenční plochu.
Obr. 1 Sluneční kolektor s deskovým absorbérem

Čím větší je hodnota FTZ, tím větší lze očekávat měrné tepelné ztráty slunečních vakuových kolektorů. V následujících příkladech jsou použity obvyklé rozměry a tepelné emisivity.
Pro sluneční kolektory, jež neobsahují optické koncentrátory nebo odrazné plochy, je FTZ minimální pro deskový tvar absorbéru dle obrázku 1 (Vakuový kolektor s deskovým absorbérem).

obrazek307pomocny
Porovnáme-li zde násobek plochy absorbéru a tepelné emisivity s plochou zachyceného slunečního záření a uvažujeme-li tepelnou emisivitu absorpční vrstvy 0,06 a čistého kovu 0,02 (spodní plocha absorbéru nebývá pokryta absorpční vrstvou), dostáváme hodnotu
 
FTZ = (35 * 0,06 + 35 * 0,02 + 3,14 * 6 * 0,02) / 35 = 0,091.
Je zřejmé, že hodnota FTZ není závislá na absolutní velikosti jednotlivých rozměrů, důležitý je jen poměr plochy absorbéru k ploše referenční. Nahradíme-li deskový absorbér trubkovým dle obr. 2 (Sluneční vakuový kolektor s trubkovým absorbérem) dostáváme obdobně hodnotu
FTZ = (3,14 * 35 * 0,06) / 35 = 0,188
což odpovídá zhruba dvojnásobným tepelným ztrátám oproti deskovému absorbéru.
Obr. 2 Sluneční kolektor s trubkovým absorbérem

obrazek308pomocny
Výhodou absorbéru s kruhovým průřezem je skutečnost, že v určitém rozmezí úhlů (obr. 3 Vliv úhlu dopadu přímého slunečního záření na sluneční vakuový kolektor s trubkovým absorbérem) mezi azimutem kolektoru a aktuálním azimutem slunce se chová jako deskový absorbér, jenž je natočen kolmo k aktuálnímu azimutu slunce. Absorbér tak postupně zachytává stále větší část přímého slunečního záření, které by u deskového absorbéru dopadalo do mezer mezi absorbéry.

Obr. 3 Vliv úhlu dopadu

 
Tím dochází k určitému navýšení příjmu přímého slunečního záření. Po překročení úhlu, který je zde nazván sběrným úhlem, začínají jednotlivé trubice slunečního kolektoru zastiňovat trubici vedlejší. Velikost sběrného úhlu závisí na průměru a rozteči jednotlivých trubic a většinou se jeho velikost pohybuje kolem 50°.

obrazek309pomocny Odhadnout, při jakém pracovním režimu slunečního kolektoru převáží zvýšený zisk slunečního záření nad tepelnými ztrátami či naopak jednoduše nelze, logicky můžeme jen odvodit, že při malých pracovních teplotách (a při výhodnějších klimatických podmínkách) bude ziskovější kruhový absorbér a od určité hranice průměrných pracovních teplot se projeví nižší tepelné ztráty deskového absorbéru. Pomocí výpočetního programu, simulujícího kontinuální chod solárních systémů pak byly získány hodnoty, uvedené v následujícím grafu – obr. 4
Obr. 4 Graf
 
Graf popisuje závislost celoročního energetického zisku solárního systému na průměrné pracovní teplotě solárního systému pro oba typy absorbérů. Výpočet byl vykonán pro nížinné oblasti ČR a s hodnotou sběrného úhlu 50°. Orientace kolektoru na jih pod úhlem sklonu 45°.

návrat zpět do zajímavostí >>


Chci více informací

Kontaktujte nás

  +420 602 551 902
  info@vacusol.cz
  kontaktní formulář
               
VacuSol, spol. s r.o. | Dolní Rožínka 149 | 592 51 Dolní Rožínka | telefon: +420 566 567 531 | e-mail: info@vacusol.cz
Facebook    Youtubue    Google Plus

edited by n.e.s.p.i.