Güneş Kollektörleri: Farklı Tür ve Uygulama Alanları
Güneş kolektörler Güneş radyasyonunu ısıya dönüştürür ve bu ısıyı bir ortama (su, güneş sıvısı veya hava) aktarır. Daha sonra güneş enerjisi, ısıtma sistemleri, ısıtma sistemleri veya ısıtma havuzları için kullanılabilir.
Güneş enerjisinin kullanımı
Bir güneş kollektörünün kalbi genellikle birkaç dar metal şeritten oluşan emicidir. Isı transferi için taşıyıcı sıvı, emici banta bağlı bir ısı taşıyan boru boyunca akar. Plaka tipi emicilerde, iki tabaka birbirlerine kenetlenir ve ortamın iki tabaka arasında akması sağlanır. Emiciler genellikle bakırdan veya alüminyumdan yapılır.
Diğer taraftan, yüzme emici , genellikle plastikten (çoğunlukla EPDM, aynı zamanda polipropilen ve polietilen) yapılmıştır, çünkü düşük sıcaklıklar daha fazla ısı kapasitesine ihtiyaç duymaz.
Isıtma ve saklama bir arada Rezervuar toplayıcı. Depo toplayıcıların dizileri, içme suyu ısınarak doğrudan toplayıcıda depolandığı için devridaim pompalarına veya düzenleyici mekanizmalara ihtiyaç duymazlar.
Yüksek verimli emici yüzeyler
Karanlık yüzeylerin özellikle yüksek derecede ışık absorpsiyonu sergilediği için emiciler genellikle siyahtır. Absorpsiyon seviyesi absorbe edilen kısa dalga güneş radyasyonunun miktarını gösterir; yansıyan olmaması demektir. Yutucu, ortam sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısındığı için, uzun dalga ısı ışınları şeklinde biriken güneş enerjisinin büyük bir bölümünü verir. Emilen enerjinin yayılan ısıya oranı emisyon derecesi ile gösterilir.
Isı emisyonu ile enerji kaybını azaltmak için, en verimli emiciler, Seçici yüzey kaplama . Bu kaplama, güneş radyasyonunun yüksek bir oranının ısıya çevrilmesini ve aynı zamanda ısı emisyonunun azaltılmasını sağlar.
Normal kaplamalar% 90'ın üzerinde emilim derecesine sahiptir. Emiciler (fırçalar veya spreyler) ile mekanik olarak uygulanabilen güneş boyaları, yüksek bir emisyon seviyesine sahip olduklarından daha az veya hiç seçici değildir. Galvanik olarak uygulanan seçici kaplamalar arasında siyah krom, siyah nikel ve nikeli alüminyum oksit bulunur. Nispeten yeni bir titanyum-nitrür-oksit tabakası olup vakum sürecinde buharla uygulanmaktadır. Bu tür kaplama, emisyon oranlarının oldukça düşük olması nedeniyle değil, emisyonsuz ve enerji açısından verimli olduğu için de ön plana çıkıyor.
Düz levha toplayıcıları
Düz plaka toplayıcının taslak
Düz plaka toplayıcı bir emici, şeffaf bir kapak, bir çerçeve ve izolasyondan oluşur. Genellikle bir demir zayıf güneş güvenlik camı, şeffaf bir kapak olarak kullanılır; çünkü kısa dalga ışık tayfının büyük bir kısmını iletir.
Eşzamanlı olarak, soğurucu tarafından yayılan ısı çok az olsa da kapaktan kurtulur (sera etkisi).
Buna ek olarak şeffaf kapak, rüzgarın ve esintilerin toplanan ısıyı uzak tutması engeller (konveksiyon). Çerçeve ile birlikte, kapak, hava şartlarından hava soğurucuyu korur. Tipik çerçeve malzemeleri arasında alüminyum ve galvanizli çelik bulunur; Bazen fiberglas takviyeli plastik kullanılır.
Emici ve yan duvarlardaki yalıtım, iletkenlik yoluyla ısı kaybını azaltır. Yalıtım genellikle poliüretan köpük veya mineral yün olmakla birlikte, bazen cam yünü, taş yünü, cam elyafı veya cam elyafı gibi mineral elyaf yalıtım malzemeleri kullanılır.
Düz toplayıcılar iyi bir fiyat-performans oranının yanı sıra geniş bir yelpazede montaj imkânları (çatıda, çatının kendisinde veya bağlantısız) sergilerler.
Çerçeve içindeki ısı kaybını konveksiyon yoluyla azaltmak için hava, kollektör tüplerinden pompalanabilir. Bu gibi toplayıcılara tahliye borusu toplayıcıları denilebilir. Her bir yıldan üç yıla kadar boşaltılmaları gerekir.
Tahliye borusu toplayıcıları
Isı borusu toplayıcının taslak
Bu tür bir vakum toplayıcısında, emici bant, boşaltılan ve basınca dayanıklı bir cam tüp içine yerleştirilmiştir. Isı aktarım sıvısı absorbe ediciden direkt olarak bir U-tüpünde veya tüp-içi-tüp sisteminde karşı akım halinde akar. Seri olarak birbirine bağlı birkaç tek boru veya manifold vasıtasıyla birbirine bağlı borular güneş kolektörünü oluşturur. Bir ısı borusu kollektörü, düşük sıcaklıklarda bile buharlaşmaya başlayan özel bir sıvı içerir. Buhar, ayrı ısı borularında yükselir ve ana borudaki taşıyıcı sıvıyı bir ısı eşanjörü vasıtasıyla ısıttırır. Yoğunlaşmış sıvı daha sonra ısı borusunun tabanına geri akar.
Buharlaştırma ve yoğunlaştırma işlemleri yapacak şekilde borular yatay yönde belirli bir derece açı yapmalıdır. Güneş sirkülasyon sistemine iki tür kolektör bağlantısı vardır. Isı eşanjörü direkt olarak manifoldun içine doğru uzanır ("ıslak bağlantı") veya manifolda bir ısı iletici malzeme ("kuru bağlantı") ile bağlıdır. "Kuru bağlantı", sıvısının tüm sistemini boşaltmadan tek tek boruların değişimini sağlar. Tahliye boruları, yüksek emici sıcaklıklar ve düşük radyasyon ile verimli çalıştıkları avantajını sunar. Sıcak su ısıtma, buhar üretimi ve klima gibi uygulamalarda daha yüksek sıcaklıklar elde edilebilir.
Güneş kolektörü ne kadar enerji sağlar?
Çeşitli toplayıcı türlerinin verimlilik ve sıcaklık aralıkları grafiği (radyasyon: 1000 W / m²)
Bir güneş kolektörünün etkinliği, alınan güneş enerjisine karşı kullanılabilir termal enerjinin kotası olarak tanımlanır. Termal kaybının yanı sıra, optik kayıp da var. Dönüşüm faktörü veya optik etkinlik h0, kollektörün (şanzıman) şeffaf örtüsüne nüfuz eden güneş ışınlarının yüzdesini ve emilen yüzdeyi belirtir. Temel olarak, kapağın iletme oranının ve emicinin soğurma oranının ürünüdür.
Koleksiyoncuların spesifik maliyetleri de önemlidir. Boşaltılmış boru toplayıcıları, düz plaka toplayıcılardan (153,34 ila 613,55 Euro / m²) veya hatta plastik emicilerden (25,60 ila 102) kıyasla (511,29 - 1278,23 Euro / m² kolektör yüzeyinde) , 26 Euro / m²). Bununla birlikte, iyi bir kolektör iyi bir güneş sistemini garanti etmez. Daha ziyade, tüm bileşenler yüksek kalitede ve benzer kapasitede ve kuvvette olmalıdır.
Metin ve grafiklerin izniyle:
Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie eV - Alman Güneş Enerjisi Derneği.
Güneş ısıtma ve fotovoltaik alanındaki temel kavramların kısa ve anlaşılır açıklaması Solar-Lexicon'da bulunabilir.
Teknolojiye, iş dünyasına ve siyasete ilişkin raporların yanı sıra yenilikçi sistemler ve ürünler hakkında sunumlar Solar Dergisinde bulunabilir