Kolektory Apricus® AP :: Osvit trubic Apricus® a IAM charakteristiky
Výkonová měření se obvykle provádějí při kolmém dopadu slunečního záření na kolektor. Pokud sluneční záření dopadá na kolektor z jiného úhlu, výkon se mění a tato změna je definována pomocí IAM úhlového výkonového faktoru. Hodnoty 1 je dosaženo, když Sluneční záření dopadá kolmo na plochu kolektoru a v tu chvíli kolektor přijímá maximální množství přímé Sluneční energie.
Pro ploché kolektory a trubicové kolektory s plochým absorbérem uvnitř trubice je maximální hodnota IAM 1 a klesá ráno a večer - úměrně úhlu odklonu od Slunce.
U trubicových kolektorů s kulatým absorbérem v závislosti na vzdálenostech mezi trubicemi platí, že hodnota IAM může být vyšší než 1 a to např. díky odrazu části záření z jedné trubice na druhou.
IAM úhlový faktor charakterizuje výkonovou křivku každého kolektoru a její tvar během celého dne. Všechny typy kolektorů mají podobnou charakteristiku IAM v oblasti svislého-podélného odklonu od Slunečního záření. Zásadní rozdíly ale jsou ve vodorovném-příčném odklonu, čili směrem od východu k západu, kdy mají kolektory velké rozdíly v zisku.
S IAM faktorem je zapotřebí počítat především u systémů určených k celoročnímu provozu, kdy potřebujeme kolektory nasměrovat jak horizontálně, tak vertikálně, aby měly po celý rok optimální tepelné zisky. Kolektory jsou umístěny pevně vzhledem k Zemské ose, ale je potřeba počítat s tím, že Země mění oproti Slunci své postavení a mění se tím pádem délka Slunečního svitu, jeho intenzita a taktéž poloha místa na obloze, kdy je intenzita Slunečního svitu maximální. Rozhodně tedy není možné očekávat zázračné tepelné zisky od umístění jiho-západ či západ, nebo východně. Vzhledem k naší zeměpisné poloze je výhodné kolektory Apricus® orientovat mírně jiho-východně, abychom dosáhli celoročního optima.
Tabulka podélných a příčných hodnot IAM pro vakuové trubicové kolektory Apricus® AP:
| IAM / úhel | 0° | 10° | 20° | 30° | 40° | 50° | 60° | 70° | 80° | 90° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kθ (podélná) | 1,00 | 1,00 | 0,99 | 0,98 | 0,97 | 0,92 | 0,84 | 0,70 | 0,38 | 0 |
| Kθ (příčná) | 1,00 | 1,02 | 1,08 | 1,20 | 1,35 | 1,47 | 1,39 | 1,57 | 0,95 | 0 |
Pro podélné odklony záření se u všech kolektorů uvádí většinou jen hodnota pro 50°, jelikož podélné charakteristiky jsou velmi podobné a jsou prakticky shodné s příčnou charakteristikou plochého kolektoru - viz. graf níže.
Následující graf zobrazuje příčné IAM hodnoty pro kolektory Apricus®, nejlepší ploché kolektory a trubicové kolektory s reflektory/zrcadly:
Jak je v grafu vidět, je úhlová charakteristika kolektorů Apricus® zcela odlišná od jiných typů kolektorů. Toto je způsobeno válcovým tvarem absorpční vrstvy a jejím pasivním sledováním Slunce po celý den.
V oblasti, kdy je odklon od Slunce mezi 40° a 50° nejsou mezi trubicemi žádné mezery, žádné trubice se nepřekrývají a vedlejší trubice na sebe vzájemě odrážejí záření, což způsobuje špičku v relativní účinnosti a výkonu. Toto je ideální, protože v době od poloviny dopoledne až do poloviny odpoledne jsou úrovně Slunečního záření nejvyšší.
Špička okolo 70° odklonu u trubicových kolektorů s reflektory je nepřínosná, jelikož ta časově odpovídá brzy ráno a pozdě odpoledne, kdy už jsou úrovně záření velmi nízké. Ploché kolektory mají IAM = 1 jako své maximum a to pouze v době, kdy je Slunce na vrcholu, čili prakticky v poledne.
Pro
porozumění, jak trubice Apricus® pasivně sledují Slunce po celý den,
si prohlédněte obrázky vlevo.
Při pohledu na trubice shora - kolmo (odklon 0°) je povrch každé trubice přímo viditelný a proto je vystaven maximálnímu množství Slunečního záření. V této poloze prochází část Slunečního záření mezerami mezi trubicemi bez úžitku a tato poloha se proto používá jako referenční bod, kdy IAM = 1. Když se mezery mezi trubicemi zmenší a zvýší se tím vzájemné odrazy záření mezi trubicemi, zvětší se i IAM nad 1, protože oproti referenčnímu bodu se skutečně absorbuje více % Slunečního záření.
Když Slunce dosáhne úhlu 40°, což odpovídá době 2 hodiny a 40 minut před a po poledni, jsou všechny trubice kolektoru plně kolmě ozářené, bez mezer a překrytí. IAM faktor v této době dosáhne svého maxima.
Při zvyšování úhlu odklonu dopadu Slunečního záření nad 50°, dojde k vzájemnému překrývání trubic, které způsobí snižování ozářené absorbční plochy. V této době je již intenzita Slunečního záření malá a tak zmenšování absorbční plochy způsobené vzájemným stíněním trubic již nemá prakticky žádný vliv na celodenní zisk tepla z kolektoru.
Účinek IAM zvyšuje tepelný výkon vakuových trubicových kolektorů Apricus® AP až o 25 % ve srovnání s plochým kolektorem se stejnou absorbční plochou a výkonnostními proměnnými. Při výpočtu tepelného výkonu a zisku kolektorů Apricus® nebo při porovnávání s jinými typy je nutné IAM faktory započítávat!
Při výpočtu tepelného zisku z kolektoru by měl být IAM modifikátor (K) zahrnut do účinnostní rovnice:
Klíčovým rozdílem oproti výpočtu prosté účinnosti, je v zahrnutí hodnoty IAM (K) faktoru již do konverzního faktoru kolektoru. Hodnota K faktoru může zohledňovat v závislosti na úhlu instalace kolektorů podélný i příčný IAM faktor a to tak, že výsledné K = Kpodélné * Kpříčné. Hodnoty získáme z tabulky výše.