2.4.2. Ploché kolektory

Väčšina zberačov na dnešnom trhu je v kategórii „ploché zberače“. Pozostávajú z absorpčného kovového prvku, ktorý je v dobre izolovanom „plochom“ kryte, ktorý je na strane, kde slnečné žiarenie dopadá, pokrytý priehľadným povlakom. Vďaka tepelnoizolačnému stavebnému prostrediu môžu ploché kolektory produkovať teplo aj pri teplotách od 40 do 60 K vyšších ako je teplota okolia. Najčastejšie sa používajú na ohrev vody a zvyčajne pomáhajú pri procese ohrevu.

Pri konštrukcii vysoko výkonného plochého kolektora je potrebné zohľadniť toto:

Konštrukčné prvky

Kvalitný materiál a dobré spracovanie zohrávajú kľúčovú úlohu v kvalite a životnosti solárnych kolektorov. V praxi sa ukázalo, že životnosť kolektorov závisí najmä od odolnosti absorpčného prvku a jeho povlaku proti korózii, ako aj od odolnosti priehľadného povlaku proti poveternostným vplyvom.

Absorpčný prvok

Kvôli vysokým stagnačným teplotám sa ako absorpčné materiály používajú kovy ako meď a hliník a - menej často - oceľ (horná časť).

Existuje takzvaná geometria „okrajov rúrok“, prostredníctvom ktorých sú rúry pripevnené k vrstve absorpčného prvku. V takom prípade je spojenie medzi vrstvou absorpčného prvku a rúrkou rozhodujúce pre účinnosť kolektora, pretože teplo musí siahať k tepelnému činidlu, to znamená, že rúrka musí mať dostatočne veľký priemer a musí byť tesná. Okrem toho musí byť odolný voči vysokým stagnačným teplotám a nesmie opticky ovplyvňovať absorpčný prvok. Pripojenia sa vykonávajú takto:

V prípade tlakových pripojení sa často objavujú vzduchové stĺpy, ktoré sa zvyšujú v dôsledku neustáleho rozširovania a kontrakčných pohybov. Spôsobujú zlý prestup tepla, a teda nízku účinnosť absorpčného prvku. Osobitná pozornosť by sa mala venovať drahým zberateľom v Stredomorí alebo na Ďalekom východe. Starostlivo vyrobené prítlačné armatúry sú však kvalitné a odolné.

Okrem „tukových absorbentov“ existujú aj absorpčné vankúše. V takom prípade sú na určitých miestach navrstvené a zvárané 2 kusy plechu (zvyčajne vyrobené z prvotriednej ocele). Plachta je buď opatrená konvexným tvarom, alebo po zvarení končí. Na konci má tvar vankúša. Tepelné činidlo teda bude prechádzať celým povrchom absorpčného prvku. Vykurovacie médium je relatívne nezávislé od prietoku. Nevýhodou však je, že materiál použitý na vydržanie tlaku musí byť pomerne hrubý. Stáva sa tak ťažšou a nákladnejšou ako iné typy stavieb. Absorpčné prvky majú hmotnosť medzi 2 a 7 kg/m2 a absorpčné vankúše vážia asi 10 kg/m2. K tomu sa pridáva hmotnosť kvapaliny: zatiaľ čo absorpčný prvok môže obsahovať medzi 0,5 až 1,5 1/m2 kvapaliny, absorpčné vankúše môžu presahovať 2 l/m2 povrchu kolektora. Z týchto dôvodov existuje len niekoľko výrobcov absorpčných vankúšov a zodpovedajúci malý počet výrobcov takýchto kolektorov s takýmito absorpčnými prvkami.

Okrem konštrukcie absorpčného prvku hrá v prípade absorpčných prvkov s rúrkami dôležitú úlohu aj tvar rúrkového systému, ktorý určuje priebeh prúdenia:

Tepelná látka pretekajúca cez absorpčný prvok je rozhodujúca pri výbere najvhodnejšieho typu absorpčného prvku (tj. Ten s najvyššou účinnosťou). Dnes je absorpčný prvok vyrobený v racionálnom počte kópií a má veľkú rozmanitosť, pokiaľ ide o rozmery a povrch absorpčného prvku (dodacie rozmery až k plášťom absorpčného prvku).

V posledných rokoch sa veľa investovalo do oblastí výskumu a vývoja zameraných na zlepšenie povlakov absorpčných prvkov. Účinnosť absorpčného prvku závisí do značnej miery od nich. Povlak absorpčného prvku musí mať nielen vysoký stupeň absorpcie a nízky stupeň vyžarovania, ale musí byť odolný aj voči vysokým teplotám, častým teplotným zmenám a korózii.

Dnes existujú 2 kategórie selektívnych náterov:

Galvanické povlaky, ktoré sú kvôli svojej farbe známe aj ako „čierne povlaky“
Modré povlaky, ktoré sa montujú na základe rôznych technologických postupov nanášania vysokej kvality.

Oba procesy spočívajú v nanesení veľmi tenkých vrstiev oxidu kovu na absorpčný prvok s absorpčnou kapacitou nad 90%. Miera emisií modrých náterov je asi 5% a galvanických asi 10% až 15%. Poťahy na trhu sú profesionálne vyrábané priemyselne a majú okrem optických vlastností aj dobré mechanické (deformácie, čistenie) a tepelné vlastnosti (obvykle odolné do teploty nad 300 ° C, a teda vhodné na zváranie). V pravidelných intervaloch sa tiež kontrolujú. V skratke však: sú kvalitné.

Okrem toho stále existujú určité (polo) selektívne laky, ktoré sa dajú použiť rôznymi procesmi, ako je vstrekovanie, ponorenie alebo maľovanie. Dnes už nie sú také rozšírené, ale stále sa vyskytujú v Stredomorí, v Ázii alebo Južnej Amerike.

Procesy mokrého pokovovania:

Technika zinkovania

Kovové štíty sa ukladajú v kvapalnej fáze na podklad, napríklad na medený plech. To je možné dosiahnuť buď elektrickým prúdom (elektrochemická separácia), alebo chemickou reakciou (chemická separácia). V zásade sa používa nikel alebo chróm, ktoré sa zvyčajne nanášajú v závislosti od kapitoly prác vo viacerých vrstvách. V tomto procese možno rozlíšiť dve techniky:

Prvá technika: medený pás očistite, trvale potiahnite niklom a chrómom a dosku.

Druhá technika: celé absorpčné dosky sú pokovované jeden po druhom.

Procesy suchého pokovovania:

PVD: Vo vákuovom priestore je smerovaný tok elektrónov v tégliku. Materiál: je odparený, degraduje a zráža sa na substráte,.

CVD: (chemické vylučovanie z pár): je kurzívna chemická väzba, ktorá obsahuje zložky vrstvy. Je namontovaný spolu s absorpčným prvkom v reakčnej komore. Chemická väzba sa rozkladá napríklad na zahriatých medených substrátoch. Na konci je vrstva večnosti alebo anorganických väzieb.

Sprej Magnetron: Medzi anódovou vrstvou (meď alebo hliník) (nabitá +) a materiálom plášťa katódy vzniká náboj, ktorým sa urýchľujú argónové ióny a explodujú alebo atomizujú výbuchom. Uvoľnené ióny sa ukladajú na podklade a vytvára sa tak povlak.

Povlaky sa zvyčajne skladajú z niekoľkých vrstiev. Ako povlak sa často používa antireflexná vrstva. Hrúbka takejto vrstvy všeobecne nepresahuje 100 mm

Priehľadné povlaky

Transparentný povlak kolektora má na jednej strane úlohu umožniť prechod čo najväčšieho množstva žiarenia a na druhej strane znížiť tepelný odraz dlhých vĺn absorpčného prvku, ako aj konvekčné tepelné straty v prostredí. okolité. Absorpčné prvky so selektívnym povlakom dosahujú jedinou vrstvou povlaku prijateľnú hodnotu U. Preto dnes má viac ako 90% kolektorov na trhu iba jeden povlak. Dvojitý povlak podobný izolácii okien vedie na rozdiel od jednoduchého povlaku k výraznému zníženiu tepelných strát, ale súčasne znižuje stupeň prenikania svetla, takže sa zvyšujú trefné straty kolektorov. Dvojitý povlak navyše znamená znateľný prírastok hmotnosti, ako aj vyššiu zberateľskú cenu.

Najčastejšie sa používa bezpečnostné sklo („solárne sklo s nízkym obsahom železa, tepelne upravené, s hrúbkou medzi 3 6 mm. Používa sa ako vonkajší povlak a vykazuje vysoký stupeň priehľadnosti pre svetlo a je veľmi odolné voči krupobitiu. Medzitým však došlo aj k solárnemu zariadeniu s antireflexnou vrstvou s vyšším stupňom prenosu 3 - 5%. Preto sú tieto okná stále pomerne drahé (v porovnaní so solárnym sklom asi o 6 EUR/m 2, tj. 30%). Na vysokoúčinné kolektory sa používa antireflexná vrstva.

Len málo výrobcov používa na výrobu vonkajšieho plášťa syntetické materiály, a ak tak urobia, potom použije polykarbonát (PC) vo forme dvojitých alebo jednoduchých vlnitých plechov. Výhodou skla je vo všeobecnosti to, že si dlho zachováva svoje hodnoty priepustnosti a zachováva sa mechanická pevnosť. Syntetické materiály tieto vlastnosti nemajú. Stupeň namáhania materiálu slnečných kolektorov je taký vysoký, že nevýhody syntetických dosiek spočívajú v nízkom tepelnom odpore, tuhnutí a zafarbení. Jedná sa o dôsledky ultrafialového žiarenia, ktoré prispieva k poškriabaniu a zašpineniu povrchu v dôsledku nepriaznivého počasia. To všetko vedie k zníženiu kvality a životnosti. Na rozdiel od sklenených povlakov sú však syntetické povlaky lacnejšie a ľahšie.

Niektorí výrobcovia pridávajú tenkú priehľadnú fóliu na vnútornú stranu vonkajšieho skleneného povlaku. Toto je zvyčajne z teflónu alebo hostaflonu.

izolácia

Dosky z polyuretánovej peny (PU) sa stále čiastočne používajú na tepelnú izoláciu spodných a bočných častí absorpčného prvku. .

Vďaka svojej odolnosti ako konštrukčného prvku majú za úlohu spevniť povrch, na ktorý sú namontované. Ďalšou výhodou je, že kvôli veľmi dobrým tepelnoizolačným hodnotám môže mať zberná nádrž malú výšku. Polyuretánová pena však neodoláva teplotám nad 200 ° C, čo si vyžaduje inštaláciu medzivrstvy alebo iných izolačných materiálov, ktoré chránia absorpčný prvok pred nadmernými teplotami. Polystyrénové peny (Styropor) sa nepoužívajú vôbec.

Kvôli lepšiemu tepelnému odporu sa preto často používajú tepelnoizolačné materiály z minerálnych vlákien, ako je minerálna vlna alebo dosky zo sklenej vlny. V prípade výrobkov z minerálnych vlákien je potrebné brať do úvahy stupeň odplynenia: vata, dosky alebo matrace nesmú obsahovať bitúmenové spojivá alebo živice, pretože pri zahrievaní a kondenzácii absorpčného prvku na najchladnejšom mieste sa čiastočne odparujú. kolektora na vnútornej strane skla a môže viesť k nižšiemu stupňu zachytenia slnečného žiarenia.

Kryty rozdeľovača

Účelom krytu kolektora je spojiť všetky vyššie uvedené komponenty a zabezpečiť funkčnosť kolektora. Musí dlhodobo chrániť absorpčný prvok a tepelnú izoláciu pred poveternostnými vplyvmi a vlhkosťou, upevňovať konštrukčné prvky a absorpčný prvok, izolovať, zakryť a poskytnúť možnosti montáže pre montáž. Konštrukcia bez tepelných mostov je veľmi dôležitá. Odporúčajú sa tieto formy a stavebné materiály:

Zásadnú úlohu zohráva plášť kolektora, ktorého cieľom je chrániť tento kolektor pred vonkajšími faktormi; zle vyrobená izolácia z dôvodu nevhodných materiálov, ktoré nemajú dlhú životnosť, ako aj nekonštruktívne riešenia, môžu časom viesť k poškodeniu kolektorov. Pri montáži extrudovaných tvarovaných profilov, montáži skla na skrini, ako aj pripojení výstupného a prívodného potrubia je potrebné venovať osobitnú pozornosť zadnej stene a rohovým spojom. Musia odolávať extrémnym teplotám od -20 ° C do + 200 ° C, ako aj UV žiareniu. Nesmú existovať škáry, cez ktoré by sa mohlo strácať teplo alebo cez ktoré by mohla vstupovať riečna voda, nečistoty alebo hmyz. Pri inštalácii skla sa najčastejšie používajú izolačné profily.

EPDM a na utesnenie rohov gumových izolačných hmôt (napr. Silikónu).

Lisované extrudované profily sú zvyčajne rezané, nitované, priskrutkované alebo prilepené k lomeným spojom.

V kolektore môžu nastať pracovné režimy, pri ktorých vlhkosť vzduchu, ktorá v zásade zodpovedá vlhkosti vonkajšieho vzduchu: kondenzuje na vnútornej strane skleneného povlaku a nakoniec vedie k zníženiu účinnosti kolektora. Tento jav je možné pozorovať najmä ráno, keď kvôli nižším teplotám v noci kondenzátor vlhkosti kondenzuje. Od začiatku technológie boli kolektory
postavené a odskúšané kolektory so vzduchotesnými krytmi puzdra; V praxi tieto konštrukcie zlyhali kvôli extrémnym teplotným zmenám a rôznym použitým materiálom. Pre rýchle odparenie kondenzácie majú takmer všetky rozdeľovače riadený ventilačný systém a niekedy majú odtoky. Na trhu sú tiež plynotesné kolektory (BBT Solar Diamant) alebo čiastočne utesnené kolektory (Thermosolar), v ktorých nemôže preniknúť vlhkosť. Energia na výrobu tohto typu kolektorov je však vyššia a ceny sú zodpovedajúcim spôsobom vyššie.

Rozmery zberača

Zberač musí byť na mieste ľahko ovládateľný. Preto sa veľkosť väčšiny štandardných plochých kolektorov líši medzi 1 a 2,5 m², majú vlastnú hmotnosť 20 - 30 kg na m 3 (10 - 20 kg/m2 bez skleneného povlaku). Rozdeľovače tohto typu je možné prepravovať a namontovať bez ďalšej pomoci (napríklad bez potreby výťahu alebo žeriavu).

Zákony tepelnej techniky (nízke straty na okraji kolektora, menej rúrok), ako aj výrobné a montážne pokyny (lacnejšia výroba, rýchlejšia injektáž) nabádajú k väčším kolektorom. Preto sú na trhu kolektory s plochami medzi 4 a 12 m². Montujú sa na strechu, a to buď pomocou žeriavu (ktorý môže byť súčasťou transportného stroja), alebo najťažšia časť, ktorou je sklo, sa montuje na kolektor, aby bolo možné strechu prepravovať na streche (výťahom). na strechu).

Pre väčšie práce, ako je inštalácia solárnych zariadení v prenajatých budovách s plochou kolektorov 100 metrov štvorcových a inštaláciami ústredného kúrenia doplnkovými k vykurovaniu miestností, boli postavené strechy kolektorov, kde strecha a kolektor sú rovnaké. Preto je potrebné, aby prefabrikované prvky strechy boli zabudované do kolektora, prepravované na mieste a namontované ako strecha. Posledným krokom je inštalácia okien na celú plochu strechy.

Správa o trhu

Bohužiaľ, v posledných rokoch nebola publikovaná žiadna správa o trhu pre všetky dôležité konštrukčné prvky solárneho kolektora. Odborné noviny z času na čas zverejnia aj všeobecne platné hodnoty o každej súčasti.

Existuje celý rad zberačov vyrábaných rôznymi výrobcami. Na trhu dominujú spoločnosti GreenOneTec (z Rakúska) (poskytuje stavebné prvky pre ďalších výrobcov a v prieskumoch sa nenachádzajú pod vlastným menom), Viessman (vlastná výroba a dodávka), Bosch Bunderus Wărmetechnik so značkami Solar Diarnant, Junkers a Sieger výroba a dodávka), ako aj Wagner & Co (vlastný systém výroby a dodávky). Okrem toho existuje veľké množstvo spoločností s trhovým podielom pod 5%, ako sú Solvis, Conergy, Rehau, SchUco, Sonnenkraft, Wolf, Nau, Citrin Solar, Vaillant a ďalšie.

Potešiteľný je neustály vývoj pre lepšiu kvalitu a nižšie náklady. Cena 1 kolektora v zime 2006/2007 teda bola medzi 200 a 650 EUR/m 2. Posledný test z roku 2006, ktorý uskutočnil časopis Oka-Test, zaznamenal pre testované kolektory a systémy hodnotenie „dobré“ a „veľmi dobré“.