Kolektory Suntask® :: Konstrukce a funkce
Vysvětlení činnosti a funkčnosti vakuového trubicového kolektoru Suntask®
Jedná se o účelové zařízení, které je schopno zdarma přeměnit světelnou energii na tepelnou s minimálními ztrátami a zanedbatelnými náklady na provoz. Izolace trubic je zajištěna vakuem.
Jak toto zařízení pracuje?
Základním komponentem a srdcem těchto zařízení jsou vakuové trubice, které se skládají ze dvou trubic (vnější a vnitřní) tvořících jeden celek.
Vnější
a vnitřní trubice je ve spodní části každá samostatně uzavřena zatavením skla.
Na vnitřní trubici je po venkovním průměru nanesena speciální selektivní
absorpční vrstva. Na tomto povrchu dochází k vysokému ohřevu vnitřní
trubice (přeměně světla na teplo). Tato absorpční vrstva
je tvořena materiály, které zaručují nejvyšší možné pohlcení veškerého
světelného záření - viditelného, ultrafialového a infračerveného (difůzní
záření).
Obě trubice jsou vloženy do sebe a ve spodní části jsou rozepřeny distančními plechy, jejichž součástí je tzv. getter (chemická sloučenina reagující se vzduchem). Spodní část vnější trubice je pokovena a pokud dojde k porušení vakua, zreaguje getter se vzduchem a kovovou vrstvou, která se touto reakcí zprůhlední nebo zbělá a opticky nás upozorní na vadu trubice.
Horní část obou trubic je ztavena k sobě a obě trubice tak tvoří jeden kompaktní celek. Vzdálenost venkovního a vnitřního průměru skleněných trubic je cca 5 mm. Vakuum v mezivrstvě venkovní a vnitřní trubice je vytvořeno při závěrečném ztavení obou trubic v jeden celek, kdy při teplotě tavení skla dojde k vyhoření vzduchu mezi trubicemi. Vakuum je uzavřené zatavením v mezivrstvě trubic a je neměnné.
Do prostoru vnitřní trubice jsou vložena tepelná žebra a kondenzační trubice.
Technické řešení vakuových trubic (dilatace)
Tepelná roztažlivost vakuových trubic
Vlivem teploty okolního venkovního prostředí a vlivem vysokých teplot uvnitř v pracovní části vakuové trubice dochází k rozdílnému podélnému prodloužení obou trubic. Z tohoto důvodu nemohou být oba konce skleněných trubic pevně spojeny - ztaveny dohromady, protože by došlo k destrukci trubic.
Toto řešení je pro vakuové trubice nejlepší - lepší neexistuje!
Trubice se díky tomuto řešení mohou nezávisle na teplotě venkovní a vnitřní trubice bez poškození nezávisle na sobě podélně roztahovat a smršťovat. Tímto je zajištěna dilatace obou trubic. Trubice jsou spolu pevně spojeny pouze na jedné straně.
I při teplotě nad 150 °C je trubice navenek studená.
Odolnost vakuových trubic je proti kroupám do Ř3 cm!
Tepelné žebro
Tepelné žebro je zařízení sloužící k přenosu tepla z vnitřní skleněné trubice na kondenzační měděnou trubici (tyč), ve které je těkavá látka.
Kondenzační měděná trubice (heatpipe)
Heatpipe kolektorů Suntask® obsahují protizámrazovou technologii. Při nepřízni počasí a hlubokých mínusových teplotách nemůže dojít k poškození heatpipes. solární okruh musí být samozřejmě v naších podmínkách naplněn nemrznoucí směsí.
Kondenzační měděná trubice slouží k přenosu tepla z tepelných žeber do výměníku kolektoru. V horní části je měděná trubice rozšířena - tato část se nazývá kondenzér a slouží k přenosu tepla z měděné trubice do výměníku kolektoru. Skládá se z uzavřené měděné trubice, která je naplněna speciální teplonosnou těkavou látkou.
Tato látka se vlivem teplot začne odpařovat a stoupat měděnou trubicí do kondenzéru trubice, kde se ochladí vlivem tepelné výměny, klesá zpět dolů a dojde trvalému proudění v měděné trubici a předávání tepelné energie do výměníku kolektoru. Počátek proudění je při 20°C uvnitř trubice bez ohledu na teplotě venkovního prostředí.
Z tohoto důvodu musí mít vakuová trubice vždy minimální sklon 20°, aby byla zajištěna správná funkce trubic.
Pokud bude vakuová trubice postavena kolmo nebo položena vodorovně a bude vystavena slunečnímu záření, nebude v těchto případech správně pracovat, bude docházet k rychlému najetí na stagnační teplotu a dojde následně k poškození součástí trubice.
U kolektorů SR jsou vakuové trubice zajištěny proti vniku nečistot do pracovního prostoru trubic těsněním na výměníku kolektoru.
Výměník kolektoru
Jde o zařízení, ve kterém dochází k předání tepelné energie do solárního okruhu.
Vlastní výměník kolektoru je zhotoven z měděného potrubí, ve kterém jsou jímky pro kondenzéry vakuových trubic.
Výměník má tlakovou odolnost 6 Bar. Na výměník se připojuje potrubí solárního okruhu. Vstup a výstup kolektorů SR je tvořen měděným potrubím Ř22
Rám kolektoru
Rám kolektoru je tvořen jednoduchými profily z hliníkové slitiny.
Nastavení sklonu kolektoru
Velký přebytek slunečního záření je eliminován větším sklonem kolektoru (tzv. celosezónní nastavení). Tím je snížen výkon kolektoru v letních měsících. Takové nastavení je velmi výhodné, protože v letních měsících nepotřebujeme 100% výkonu kolektoru!
Toto nastavení je velmi důležité, protože v zimním období je slunce nad obzorem nízko a slunečního záření je málo. Nesprávným nastavením sklonu kolektoru bychom znemožnili kolektoru pracovat v zimním období.
Celosezónní provoz - podzim
V tomto období se již více projevuje celosezónní nastavení sklonu a zvýší se výkon kolektoru úměrně sklonu slunečních paprsků. Tepelný zisk je vyšší což pokrývá i vyšší spotřebu tepla.
Celosezónní provoz - zima
Sluneční paprsky dopadají na trubice kolmo. Tím je zabezpečen maximální možný výkon vakuových trubic.
Nasměrování kolektoru k jihu
Pohled shora na kolektor
Nasměrování kolektoru k jihu ±10° = 100% využití doby osvitu trubic.
V některých případech instalace kolektorů se těmto postranním odchylkám bohužel nevyhneme. Vakuovým trubicím postranní odchylky nevadí. Ztráty nejsou velké, zkrátí se pouze doba osvitu trubic a musíme tuto skutečnost vzít v úvahu při dimenzování systému.
Vakuové trubice námi dodávaných kolektorů mají absorpční vrstvu nanesenu po celém povrchu průměru trubic, takže malé odchylky od jihu nevadí.
Trubice námi dodávaných kolektorů se nemusí při montáži trubic nijak natáčet jako u jiných trubicových kolektorů, jejichž trubice nemají absorpční ani selektivní vrstvu (jsou průhledné) a uvnitř kterých je plochý deskový absorbér.
Vakuové trubice s kulatým absorbérem jsou svým provedením pro podmínky v ČR tím nejlepším řešením.
Z každého daného slunečního osvitu a jiného záření je tento kolektor schopen "vyždímat" téměř 100% tepelné energie.
V každé lokalitě ČR je množství získané tepelné energie různé a přímo úměrně závisí na množství slunečního a jiného záření, které v dané lokalitě dopadá na zemský povrch. Tepelná energie je udávána ve wattech na metr čtvereční.