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 samoťažné (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 kvapalinou Solaren-eko s protikoróznymi inhibítormi .
Jednookruhový solár.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 bazénu.
Trojokruhový systém sa skladá z ohrevu TÚV (OPV) – bazénovej vody a 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 t=87% ,to znamená že prepustí až 87%
dopadajúceho slnečného žiarenia a malú spektrálnu priepustnosť skla pri dlhých vlnových dĺžkach
cca 10mm (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 a, 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 1mm) ako je vlnová dĺžka žiarivej energie pri teplote
absorbéra(cca 10mm)
– selektívna vrstva absorbuje slnečné žiarenie od l= 0.25-3mm, kde sa nachádza až 98% energie
prenášanej slnečným žiarením
– selektívna vrstva emituje (odráža ) ale vlnové dľžky podstatne väčšie okolo l=10mm
– difúzne žiarenie je žiarenie, ktoré sa v atmosfére rozptýli od molekúl plynu vovzduchu, 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 s 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
– solárna inštalačná jednotka (obsahuje všetky hydraulické prvky primárneho okruhu) obsahuje
čerpadlo, plniaci kohút, spätnú klapku, tlakomer, teplomer, atď.
– solárny výmenník
– expanzná nádoba (vyrovnáva objemové zmeny pri zohrievaní teplonosnej kvapaliny)
– absorbčný odvzdušňovač (systém musí pracovať bez zvyškov vzduchu)
– odvzdušňovací ventil (na najvyššom bode sústavy )
– spojovacie potrubie (dimenzované na teplotu 180°C a na tlak podľa použitého poistného ventilu,
medené alebo oceľové nepozinkované )
– trojcestný ventil, používa sa pre viacokruhové systémy
– protiprúdny výmenník (nízka tepelná kapacita = doskový, vysoký výkon)
– zmiešavací ventil
– elektronický regulátor (zopnutie obehového čerpadla, pri viac okruhových systémoch ovládajú aj
trojcestné ventily, ktoré prepínajú jednotlivé okruhy )
– senzor teploty
– filter (mechanických nečistôt )
– teplonosná kvapalina iba na báze propylénglykolu (Solarén – eko)
– vypúšťací ventil
