ABC Magazynu Instalatora

ABC Magazynu Instalatora
nr 122013
ABC instalacji solarnych
Opłacalny kolektor
Czy zastosowanie kolektorów słonecznych jest opłacalne? Jaki przepływ winien
być uzyskiwany na kolektorach, aby otrzymać burzliwy przepływ w rurkach absorbera?
Czy kolektor, który w trakcie badań uzysku
energetycznego w Instytucie badawczym
zdołał osiągnąć słynną granicę 525 kWh/m2,
pozwalającą w UE na uzyskanie dofinansowania, osiąga ją również w trakcie eksploatacji? Czy poprzez zastosowanie niewłaściwych urządzeń współpracujących z kolektorami słonecznymi można „zniweczyć” dobre
parametry kolektorów? Decydującą rolę w
prawidłowej (efektywnej) pracy kolektora
słonecznego odgrywa rodzaj przepływu.
Bardzo ważne jest, aby w kolektorze słonecznym nie zachodził przepływ laminarny. Z teorii wiadomo, że przepływ laminarny nie zachodzi (rura prostoliniowa) od
momentu, gdy liczba Reynoldsa przekroczy
wartość 2320. Wielkościami decydującymi
o tej wartości są: rodzaj, skład oraz temperatura medium roboczego, przepływ oraz
obwód rurek przepływowych (obowiązuje
to również dla przypadku, gdy przekrój nie
jest okrągły). Trzeba również zaznaczyć, że
wartość krytycznej liczby Reynoldsa nie zależy od kształtu przekroju rurki (przynajmniej w pierwszym przybliżeniu) oraz od
chropowatości powierzchni. Podczas przepływu turbulentnego cząsteczki medium
roboczego przemieszczają się gwałtownie
również w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu w stronę osi rury (nie zachodzi to podczas przepływu laminarnego).
Zjawisko to powoduje, że zachodzi różnica
wydajności kolektorów słonecznych rzędu
2-4% w zależności od rodzaju absorbera.
30
Dla wielu krytyków jest to mała wartość, ale jeśli odnieść ją do wartości wymaganych, np. w celu uzyskania dofinansowania, to może się okazać, że te 2-4%
spowodują obniżenie sprawności poniżej
wymaganej granicy. Niestety często przepływ burzliwy (turbulentny) mylony jest
z przepływem zaburzonym, np. w wyniku
natrafienia cieczy roboczej na zmianę
przekroju rur lub tp. Zdarza się również,
że producenci kolektorów słonecznych
dla oszczędności zmniejszają grubości
ścianek rurek przepływowych w absorberze, co prowadzi do zwiększenia ich średnicy wewnętrznej, efektem jest zmniejszenie prędkości przepływu, a co za tym
idzie - liczby Reynoldsa.
Z badań, prowadzonych między innymi
przez Austriackie Centrum Badawcze Arsenal Research, wynika, że kolektory posiadające absorber w formie harfy osiągają przepływy charakteryzujące się liczbą Reynoldsa (dla wody) rzędu 300-2000, natomiast w
przypadku meandra liczba ta osiąga wartość
rzędu 2000-15000. Uwzględniając fakt, że
medium roboczym jest mieszanina wody z
glikolem, rzeczywiste wartości liczby Reynoldsa są o 20 do 50% niższe. Zmianę
sprawności kolektora przy wyjściu z przepływu laminarnego dla kolektora słonecznego z absorberem selektywnym w postaci
harfy przedstawiono na wykresie 2. Medium roboczym była woda o średniej temperaturze 32°C, temperatura otoczenia wynosiła 20°C, natężenie promieniowania słonecznego 909 W/m2. Widać wyraźny skok
sprawności kolektora słonecznego przy wyjściu z przepływu laminarnego. Oznacza to,
www.instalator.pl