Powietrzny kolektor słoneczny

Pisałem już trzy lata temu na łamach tego bloga o ogrzewaniu słonecznym, czyli koncepcjach wykorzystania darmowej energii słonecznej do podniesienia temperatur w pomieszczeniach. Wspomniałem wtedy nieco na temat użycia kolektorów słonecznych do ogrzewania. Niektórzy próbują w tym celu zaprząc kolektory cieczowe (zwłaszcza próżniowo-rurowe), ja osobiście uważam, że lepiej sprawować będą się kolektory powietrzne.

Czynnikiem roboczym w kolektorze powietrznym jest powietrze. Ono może być bezpośrednio wykorzystywane do podniesienia temperatury w pokoju, trzeba je tam tylko dostarczyć. Kolektory cieczowe wymagają znacznie bardziej skomplikowanej instalacji grzewczej — wymiennika ciepła do obiegu grzewczego, systemu rur i samych grzejników (albo ogrzewania podłogowego). Kolektor musi być podłączony do pompy obiegowej, pomijając instalacje termosyfonowe, gdy kolektor znajduje się niżej, niż wymiennik, który to ciepło z niego odbiera. Do tego wszystkiego powinien być jeszcze sterownik, który wyłączy pompę obiegową wtedy, gdy nie będzie świecić słońce.

Oprócz skomplikowanej instalacji, taki kolektor słoneczny wcale nie jest bardzo wydajny. Aby to udowodnić, prześledźmy drogę energii z kolektora do wnętrza domu.

Kolektor wodny a kolektor powietrzny

W pierwszym momencie nagrzany musi zostać sam kolektor — a konkretniej, jego absorber. Ciepło z kolektora przekazywane jest do niezamarzającego czynnika roboczego. Aby ten transport ciepła miał miejsce, temperatura czynnika musi być nieco mniejsza, niż temperatura powierzchni absorbera. Później ten czynnik roboczy oddaje ciepło w wymienniku do zasobnika ciepła lub wody w obiegu grzewczym centralnego ogrzewania. I tu znów temperatura wody w obiegu grzewczym musi być nieco niższa, niż temperatura czynnika z kolektora. Efekt tego jest taki, że temperatura czynnika opuszczającego kolektor może być zbyt niska, by w ogóle przekazać ciepło do instalacji centralnego ogrzewania. A wtedy kolektor przestaje ogrzewać nam dom.

W przypadku kolektora powietrznego, sytuacja jest znacznie prostsza. Absorber kolektora nagrzewa się, i nagrzewa powietrze. Wystarczy, by to powietrze miało temperaturę o 1°C wyższą, niż temperatura w pomieszczeniu, aby nastąpiło przekazanie ciepła zebranego w kolektorze do wnętrza domu.

Oznacza to mniej więcej tyle, że kolektory powietrzne mogą efektywnie przy niższych temperaturach absorbera, czyli przy mniejszym natężeniu promieniowania słonecznego. Jest to istotne, bo im niższa temperatura absorbera i czynnika roboczego w kolektorze, tym niższe straty ciepła z tego kolektora. Płaski kolektor powietrzny będzie pracować w niższych temperaturach i przy mniejszym nasłonecznieniu, niż płaski kolektor cieczowy — o ile porównujemy dwa kolektory o tej samej powierzchni, takim samym ociepleniu, szybie, i tak dalej.

Działanie powietrznego kolektora słonecznego

Poniższy rysunek mojego autorstwa przedstawia schemat działania powietrznego kolektora słonecznego.

Schemat działania i budowy powietrznego kolektora słonecznego

Schemat działania i budowy powietrznego kolektora słonecznego

Energia słoneczna dociera do kolektora po przejściu przez warstwę szkła (kolor niebieski), i trafia na powierzchnię absorbera (kolor czarny). Absorber z dwóch strony (w tym akurat przypadku) opływany jest przez unoszące się do góry, coraz cieplejsze powietrze. Ostatecznie, nagrzane powietrze, opuszcza kolektor.

Ten konkretny przedstawiony tutaj doskonale nadaje się do amerykańskich domów (i muszę uczciwie powiedzieć, że konstrukcję nieco stamtąd podpatrzyłem), do wstawienia w okno. Jak widać na amerykańskich filmach, tam okna bardzo często mają jedno skrzydło podnoszone, a nie odsuwane. Ten kolektor wystarczy wstawić w takie okno i już można cieszyć się darmowym ciepłem wyprodukowanym przez słońce.

Budowa powietrznego kolektora słonecznego

Powietrzny kolektor słoneczny tak naprawdę nie wymaga żadnej wyrafinowanej technologii, by móc go wykonać. Budowa takiego kolektora słonecznego jest prosta, co chyba widać po powyższym schemacie.

Taki kolektor to nic innego jak drewniana skrzynka, z umieszczonym wewnątrz arkuszem styropianu (kolor szary), oddzielającym strumień ciepłego od zimnego powietrza, i drugim arkuszem poczernionej blachy, czyli absorberem. Od góry skrzynia zamknięta jest arkuszem szkła.

Jedyne zdjęcie gotowego kolektora powietrznego, jakie udało mi się znaleźć, przedstawiam poniżej.


Powietrzny kolektor słoneczny. Foto: eastpole, na licencji Creative Commons.

6 listopada 2009 Opublikował mgr inż. Krzysztof Lis i oznaczył hasłami ,

Jest jeden komentarz lub opinia do artykułu “Powietrzny kolektor słoneczny”

  1. Jedyne zdjęcie gotowego kolektora powietrznego, jakie udało mi się znaleźć

    Panie inżynieże czy naprawdę nikt w kraju nie ma kolektora słonecznego?
    Proszę dać znać bo to jest prawdziwie ciekawy temat

Pozostaw komentarz

Subscribe without commenting