 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
Podstawowe informacje |
|||||||||||||
Słońce emituje promieniowanie elektromagnetyczne, którego istotnym komponentem jest światło widzialne. Fale od niego dłuższe tworzą podczerwoną część pasma. Ta część promieniowania ma zdolność ogrzewania ośrodka, przez który jest pochłaniana, np. atmosfery ziemskiej. Ilość promieniowania zależy od położenia Słońca: im jest ono niżej, tym więcej energii pochłania atmosfera. Powoduje to obserwowane różnice temperatury w ciągu dnia, między latem a zimą oraz między północną a południową częścią każdego państwa. W słonecznym dniu promieniowanie pada bezpośrednio na ziemię. Jednak w razie zachmurzenia dociera go mniej, ponieważ jest rozpraszane przez krople wody w chmurach. W lecie promieniowanie słoneczne wystarcza zwykle na pokrycie niemal całego zapotrzebowania na ciepłą wodę. Zimą z kolei udział wody podgrzewanej energią słońca jest znacznie mniejszy.
A less common type of solar water collector is based on the use of two concentric tubes. The outer tube is evacuated and a semi-circular silver mirror is used to focus the sunlight falling on its surface and directed onto the absorber tube which contains the solar (or working) fluid. To prevent freezing during the winter, water is mixed with an amount of anti freeze. This solution cannot be used directly and so its heat is transferred to the hot water supply through a coil in the hot water tank.
Działanie wszystkich kolektorów opiera się na zdolności pochłaniania promieniowania podczerwonego i przekazywania jego ciepła do wody krążącej w rurach. Najczęściej stosuje się kolektor płaski. Składa się on z prostokątnej skrzynki o długości zwykle 1-2 m i szerokości 800-1000 mm. Przez skrzynkę przechodzą przewody, przymocowane do czarnej powierzchni absorbera. Przepływa przez nie woda, ogrzewając się przez pochłanianie promieniowania podczerwonego. Na rysunku przedstawiono wędrówkę światła słonecznego przez kolektor. Światło przechodzi przez szklaną powierzchnię do absorbera. Większość promieniowania jest pochłaniana; światło odbite jest kierowane ponownie do środka przez powłokę odbijającą ciepło. Jest wiele modeli kolektorów płaskich, zwykle jednak wszystkie składają się z: płaskiego absorbera, który wykrywa i pochłania energię słoneczną, przezroczystych pokryw, które przepuszczają promieniowanie słoneczne, ale ograniczają straty ciepła na absorberze; płynu - nośnika ciepła, przemieszczającego się w rurach i odbierającego ciepło z absorbera; oraz podkładki z izolacją cieplną.
Aby zapewnić ciągły dostęp do ciepłej wody, potrzebny jest drugi lub pomocniczy system ogrzewania, pracujący w okresie zimowym, gdy nie ma wystarczającej ilości światła słonecznego. Sieć przewodów wodnych ogrzewania słonecznego zwykle łączy się z siecią przewodów istniejącego systemu ogrzewania wody, który nie włącza się, dopóki wpływająca do niego woda nie osiągnie odpowiednio niskiej temperatury. Wtedy system pomocniczy może dodatkowo podgrzać wodę. Wysokotemperaturowe słoneczne ogrzewacze wodne są wydajne energetycznie i mogą generować ciepłą wodę i ciepło w dużych obiektach handlowych lub przemysłowych. Istnieją także inne rodzaje kolektorów, na przykład paraboliczne kolektory rynnowe, które mają właściwość skupiania światła słonecznego i dostarczają ciepłej wody użytkowej do zastosowania w handlu i przemyśle. Średnie roczne promieniowanie padające na powierzchnię poziomą mieści się w zakresie 950 - 1150 kWh/m2. Jest najwyższe w północnej części kraju. Najsilniejsze promieniowanie słoneczne obserwowane jest w czerwcu, np. w Warszawie średnia wartość miesięczna promieniowania osiąga wtedy 160 kWh/m2. Najniższe promieniowanie słoneczne notowane jest w grudniu, a jego średnia miesięczna wynosi około 11 kWh/m2. Od października do kwietnia dostępne jest tylko około 20% całkowitego rocznego promieniowania. Promieniowanie słoneczne odznacza się bardzo wysokim udziałem promieniowania odbitego. Średni roczny udział promieniowania bezpośredniego stanowi jedynie 46%. W okresie letnim udział tej części promieniowania jest wyższy i wynosi w przybliżeniu 56%. Z kolei od listopada do końca lutego proporcja promieniowania odbitego waha się między 65 a 71%. Takie warunki wymagają wykorzystania zarówno bezpośredniego, jak i rozproszonego promieniowania słonecznego, czyli instalacji słonecznych z płaskimi lub próżniowymi kolektorami słonecznymi. Nie stosuje się instalacji wyposażonych w koncentratory słoneczne, które skupiają promienie światła.
Rozkład średniego miesięcznego promieniowania słonecznego I [kWh/m2] oraz udział promieniowania rozproszonego Id [kWh/m2] padającego na powierzchnię poziomą, dane dla Warszawy (opracowane przez D. Chwieduk)
Obszary w Polsce według ilości dostępnej energii słonecznej (źródło Gogół W. red., Konwersja termiczna energii promieniowania słonecznego w warunkach krajowych. Ekspertyza PAN, Wydział IV Nauk Technicznych, Komitet Termodynamiki i Spalania Warszawa XII 1993) Czas operacji słonecznej w ciągu roku jest równy średnio 1600 godz., a zatem ok. 18% całego roku. Roczny czas trwania operacji słonecznej może się różnić w różnych regionach. Dostępność energii słonecznej zależy również od warunków lokalnych, na które mogą wpływać zanieczyszczenia. Wymienione wyżej obszary uszeregowano od terenów o najlepszych warunkach nasłonecznienia do terenów o warunkach najgorszych:
|
|||||||||||||
