Gorące tematy: Wolni i Solidarni Smoleńsk Zostań BLOGEREM! RSS Kontakt
Uwaga! Wygląda na to, że Twoja przeglądarka nie obsługuje JavaScript. JavaScript jest wymagany do poprawnego działania serwisu!
78 postów 210 komentarzy

Mity i fakty kolektorów słonecznych

ZACHOWAJ ARTYKUŁ POLEĆ ZNAJOMYM

Historia zna dziwne wynalazki. Do takich należą lokomotywy parowe z kotłem zasłaniającym maszyniście widoczność i tradycyjne telefony, powodujące konwulsje u osób robiących notatki w trakcie rozmowy. Do tej kategorii należą też kolektory słoneczne.

 

 

 

Gwoli wprowadzenia dla czytelnika, który niekoniecznie musi być biegły w terminologii energii odnawialnej, kolektory słoneczne służą do wykorzystywania ciepła słonecznego, głównie do uzyskiwania gorącej wody. Nie należy ich mylić z bateriami słonecznymi, zwanymi inaczej fotowoltaicznymi, które wytwarzają energię elektryczną. Współcześnie na rynku dominują dwa typy kolektorów słonecznych. Są to kolektory płaskie i kolektory próżniowe. Oba rodzaje kolektorów są dziwnymi wynalazkami.


 

Rys 1. Kolektor płaski.

 

Rys. 3. Kolektor próżniowy.

 

Rys. 2. Kolektor próżniowy

 

Rozważmy najpierw kolektor płaski. Otóż składa się on z arkusza blachy - absorbera i przymocowanych do niego rurek z cieczą służącą do wymiany ciepła. Absorber pokryty jest warstwą selektywną wspomagającą absorpcję energii słonecznej. Dziwność pomysłu kolektora płaskiego polega na jego niepotrzebnej komplikacji i nieefektywności. Dla każdego inżyniera jest rzeczą oczywistą, że podczas przesyłania energii mają miejsce straty. Straty te są zwykle proporcjonalne do drogi lub czasu transferu energii. Tymczasem w kolektorze płaskim właśnie takie zjawisko ma miejsce. Energia promieniowania słonecznego jest zbierana przez absorber i przekazywana do rurek z cieczą. Na szerokości 1 m rurek tych u typowego producenta jest ok. jedenastu.  Aby ciepło mogło być przekazywane do rurek, na absorberze konieczny jest gradient temperatury, to znaczy im dalej od rurek, tym wyższa temperatura absorbera. Im zaś wyższa temperatura, tym więcej ciepła jest wypromieniowane lub tracone przez przewodzenie.

Jak wiemy, każde ciało zależnie od swojej temperatury, jest źródłem lub odbiornikiem promieniowania cieplnego. Dla ciał bez powierzchni selektywnej promieniowanie to jest opisane prawem Plancka definiującym rozkład energii emisji ciała czarnego w zależności od długości fali. Dla absorbera z pokryciem selektywnym rozkład ten otrzymuje się mnożąc wzór Plancka przez charakterystykę danego pokrycia selektywnego. Sumaryczną moc emisji uzyskuje się poprzez scałkowanie rozkładu promieniowania po długości fali. Operację tę można wykonać w stosunkowo prosty sposób za pomocą arkusza kalkulacyjnego. Wynik obliczeń potwierdzi intuicyjną wiedzę, że im cieplejsze dane ciało, tym więcej promieniuje (traci energii) a w normalnych warunkach pracy kolektora płaskiego, absorber musi być istotnie cieplejszy od rurek z cieczą. I to właśnie dla zminimalizowania strat przez promieniowanie stosowane są powłoki selektywne silnie tłumiące emisję w podczerwieni. Promieniowanie to nie jest jednak wyeliminowane całkowicie i stanowi istotny składnik strat kolektora. Poza emisją, bardzo zbliżone są straty cieplne przez przewodzenie, mimo izolacji termicznej dna i boków kolektora.

Charakterystyczne jest, że sprawność kolektorów płaskich można poprawić poprzez zwiększenie ilości rurek, co z kolei powoduje lepszy odbiór ciepła do absorbera, obniżenie jego temperatury i oczywiście obniżenie strat. Wyobraźmy sobie, że rurki są tak gęsto upakowane, że przylegają do siebie. Sprawność będzie wtedy największa. Z kolei kolektor z upakowanymi rurkami można zastąpić przez płaskie cienkie pudło, pokryte warstwą selektywną. 

Płaskie pudło wypełnione cieczą jest jednak niepraktyczne, gdyż uległoby deformacji pod wpływem ciśnienia cieczy, szczególnie w wyższej temperaturze. Poza tym w kolektorze takim zamocowanym na spadzistym dachu, ciepła ciecz przemieściłaby się do góry powodując nierównomierny rozkład temperatury. Można pokazać matematycznie, że powoduje to spadek sprawności kolektora do kilku procent w porównaniu z rozkładem równomiernym. Z tego powodu, jak również ze względu na mechanikę kolektora, zaproponowałem zrobienie systemu poziomych kanałów, w których będzie krążyła ciecz – wymiennik ciepła. Kanały te będą stanowiły przeszkodę w grawitacyjnym podnoszeniu się ciepłej cieczy i w ten sposób wymuszą równomierny rozkład temperatury. Dodatkowo nadają one sztywność konstrukcji absorbera i zapobiegają wybrzuszaniu się wierzchu pudła. Do takiego absorbera należy dodać powierzchnię selektywną, szkło i izolację termiczną, tak jak w tradycyjnym kolektorze płaskim. Proste obliczenia, na poziomie klasy maturalnej, potwierdzają intuicyjne odczucie o wyższej sprawności takiego rozwiązania.

Pod względem praktycznym, opisane kanały można wytłoczyć z blachy prasą o odpowiedniej sile nacisku a następnie zgrzać liniowo obie części dolną i górną absorbera-pudła. Jako materiał kolektora proponowana jest stal nierdzewna 0,5mm do 0,7mm ze względu trwałość, łatwość wytłaczania i zgrzewania. Stal nierdzewna daje się też pokryć galwanicznie czarnym chromem, który jest znany z dobrych właściwości selektywnych. Idea kolektora - pudła przedstawiona jest na Rys.3.

 

schemat kolektora B.G.

Rys 3. Zasada działania kolektora płaskiego z bezpośrednim grzaniem.

 

Wcześniej wyraziłem się sceptycznie o kolektorach próżniowych. Ich konstrukcja jest co najmniej szokująca z punktu widzenia fizyki i zdrowego rozsądku. Są one zbudowane z wąskich pasków absorbera z rurkami miedzianymi wewnątrz próżniowych rur szklanych. Absorber taki analogicznie jak w kolektorze płaskim, ma również straty w podczerwieni. Jak bowiem wiemy próżnia nie stanowi bariery dla promieniowania, inaczej promieniowanie słoneczne nie dochodziłoby do Ziemi. Dlatego sprawność kolektora próżniowego spada z temperaturą. Poza tym absorber takiego kolektora nie wypełnia całych rur a i między szklanymi rurami są pewne odstępy. Jak wiadomo, ilość pochłanianej energii słonecznej jest proporcjonalna do powierzchni kolektora. W efekcie kolektor próżniowy jest jak rzadkie sito, przez które bezużytecznie przechodzi znaczna ilość promieniowania słonecznego.

Sprawdziłem w Internecie. Kolektor próżniowy jednego z najbardziej znanych producentów w Polsce ma zaledwie 55.6% powierzchni czynnej w stosunku do powierzchni ogólnej. Jest to typowa wartość. Informacji tej nie widać wprost w arkuszach danych kolektora a sprawność podawana jest nie dla rzeczywistej powierzchni (brutto) ale dla powierzchni czynnej, której jest znacznie mniej. Co więcej, sprawność 78% podawana jest dla temperatury pracy równej temperaturze otoczenia (20ºC), gdy straty są minimalne. W rzeczywistości kolektor użytecznie pracuje w temperaturze 50ºC do 80ºC, a wtedy jego sprawność wynosi już odpowiednio 70.8% i 61.6%. Pomnóżmy to przez procent powierzchni czynnej i otrzymamy 39.4% oraz 34.2%. Są to rzeczywiste sprawności kolektorów próżniowych!

Dla porównania wziąłem sprawozdanie z testów kolektora płaskiego z autoryzowanego laboratorium. Jego powierzchnia czynna wyniosła 91.6% a sprawność netto liczona dla absorbera była 62.6% i 44.3% odpowiednio w temperaturze 50ºC i 80ºC. Rzeczywista sprawność, liczona według powierzchni brutto, wyniesie zatem 57.4% oraz 40.5%. Są to wyniki zauważalnie lepsze od kolektora próżniowego, chociaż nie tak dobre jak się podaje w arkuszach danych. Kolektory płaskie są też znacznie tańsze. Ktoś zatem robi z nas żarty.

Przeanalizujmy teraz działanie zaproponowanego wcześniej kolektora płaskiego w postaci cienkiego pudła.

Źródłem energii pochłanianej przez kolektor jest promieniowanie słoneczne o mocy wprost proporcjonalnej do powierzchni. Dla pomiarów laboratoryjnych używa się znormalizowanej wielkości 800W/m2. Sprawność kolektora jest obniżana poprzez straty cieplne wskutek przewodzenia oraz promieniowania w podczerwieni. Moc pochłoniętego promieniowania można policzyć całkując numerycznie rozkład promieniowania opisany wspomnianym na wstępie wzorem Plancka dla ciała czarnego z uwzględnieniem spektralnej charakterystyki powierzchni selektywnej.

Poza stratami na promieniowanie, mamy straty na transmisję w szkle oraz na przewodzenie cieplne poprzez izolację termiczną dna i boków oraz przez warstwę powietrza nad absorberem. Wartości współczynników przewodzenia są ogólnie dostępne, chociażby z Internetu. Całość obliczeń jest przedstawiona w załączniku. Są to obliczenia wykonane w Excel’u i łatwe do zweryfikowania. Wyniki są następujące: sprawność netto kolektora w temperaturach 50ºC i 80º wynosi odpowiednio 73.6% i 66.4%. Ponieważ konstrukcja obudowy kolektora - pudła jest praktycznie taka sama jak kolektora płaskiego, można założyć, że proporcja powierzchni czynnej wynosi również 91.6%. Otrzymujemy zatem rzeczywiste sprawności (brutto) proponowanego kolektora w temperaturze 50ºC i 80ºC odpowiednio 67.4% i 60.8%.

              Dla łatwości porównania rzeczywiste sprawności przytaczam w tabelach i wykresach poniżej. Sprawności kolektora próżniowego dla temperatury różnej od otoczenia zaczerpnięte zostały z ksiązki „Kolektory Słoneczne” (Wiśniewski, Gołębiowski, Gryciuk, Kurowski, Więcka) rys. 7.4, str. 160.

 t (C) 20  30  40  50  60  70  80  90  100  110  120
 B.G. % 79,83  77,84  75,76  73,59  71,31  68,91  66,36  63,66  60,79  57,77  54,42
 płaski % 80.00

 74,51

 68,03  62,63  56,00  50,63  44,25  38,63  32,50    
 próżniowy % 78,00  75,50  73,00  70,80  68,00  65,00  61,60  58,5  54,50  50,00  44,00

 Tabela 1. Porównanie sprawności netto kolektorów.

 

t(C) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
B.G.% 73,12 71,30 69,39 67,41 65,32 63,12 60,79 58,31 55,68 52,92 49,85
płaski % 73,28 68,08 62,31 57,37 51,30 46,38 40,53 35,39 29,77    
próżniowy % 43,37 41,98 40,59 39,36 38,01 36,14 34,24 32,53 30,30 27,08 24,46


Tabela 2. Porównanie sprawności brutto kolektorów

 

a)      

wykresy sprawności netto

 

b)

Wykresy sprawności brutto

 

Rys. 4. Porównanie charakterystyk sprawności kolektorów słonecznych.

 

             Szczególnie ciekawe są sprawności brutto, czyli rzeczywiste uzyski z powierzchni dachu. Obnażają one prawdę o kolektorach próżniowych i pokazują jak jesteśmy nabijani w butelkę.

              Proponowany kolektor będzie zawierał więcej płynu - wymiennika ciepła, niż tradycyjny kolektor płaski i będzie to miało wpływ na bezwładność cieplną. Dlatego, aby umożliwić jego szybkie nagrzewanie się, grubość pudła powinna być możliwie mała, ograniczona w dół jedynie możliwością cyrkulacji płynu.

              Z ciekawości przeprowadziłem też obliczenia sprawności mojego kolektora z izolacją dwutlenkiem węgla zamiast wełny mineralnej. Dało to dodatkowo kilka procent poprawy.

              Poza typowym zastosowaniem do wytwarzania ciepłej wody i ewentualnie ogrzewania pomieszczeń, kolektor tego typu może mieć dodatkowe zastosowania ze względu na lepszą wydajność i trwałość. Jego wyższość powinna być szczególnie widoczna przy dobrym nasłonecznieniu, co sugeruje na przykład wykorzystanie do systemów klimatyzacji z użyciem kolektorów słonecznych. Wysoka sprawność oraz trwałość sugeruje też jego przydatność do systemów odsalania wody morskiej na przykład na Bliskim Wschodzie.

              Usiłowałem zainteresować pomysłem duże firmy narzekające na brak zamówień i stojące na skraju bankructwa oraz instytucje naukowe. Zwykle podchodzą do tego jak kot do gorącego mleka. Czasem jestem wpuszczany w kanał żeby przygotować dodatkowe opracowania itd. po czym zalega cisza. Z rozmów z innymi osobami usiłującymi zrealizować nowatorskie pomysły, wiem, że są traktowane podobnie. Zaczynam nabierać przekonania, że nie jest to przypadek.

 Bogdan Goczyński

bgoczynski@yahoo.com.au

 

Załącznik z obliczeniami sprawności kolektora.


Autor zamieszczonego tekstu i patentu kolektora jest inżynierem, absolwentem Wydziału Elektroniki Politechniki Warszawskiej

PRZECZYTAJ TAKŻE

KOMENTARZE

  • Autor
    To może lepiej zacząć produkowac i sprzedawać samemu?
  • @R.Zaleski
    Najlepiej w garażu za pomocą młotka i śróbokręta :).
  • @Bogdan Goczynski
    No niestety, tak zaczynala firma Atlas. Wowczas nie bylismy w Unii, ale teraz kiedy "mozna" otrzymac kredyty i wsparcie , bo Unia "daje", nie widze przeszkod. Oczywiscie to sa gorzkie zarty.
    Obecnie nasi "niedzielni rolnicy" zaorywuja plantacje orzechow i podobno beda sadzone drzewa jabloni - tak sie plecie.
    Tak przy okazji - mamy cztery plaskie kolektory sloneczne i w sloneczne dni -prawie wrzatek. Martwi mnie, jako kompletnego laika, co sie stanie gdy zabraknie pradu. Szukalam odpowiedzi w fachowej instrukcji, ale nie doczytalam. Przepraszam, jezeli to sprawi klopot.
  • @mariko
    Bez prądu odbiór ciepła z kolektora nie będzie działał. Teoretycznie, zdaje się że jeśli glikol w kolektorze się zagotuje to pogorszą się jego właściwości jako wymiennika ciepła. Jednak sam tego nie doświadczyłem gdyż używałem wody a na zimę ją spuszczałem
  • kolektor
    Jaka musi być wielkość energii elektrycznej dostarczona do takiego kolektora aby to urządzenie działałó.Pozdrawiam.
  • @Bogdan Goczynski
    Powiedz mi tylko jak ma wygladac przykrycie tego kolektora? Tez blacha a potem szkło nad nią?
  • Jeden z czterech mechaników samochodowych, których obecność toleruję;)
    i którzy nie budzą we mnie odruchu "rzucić się do gardła i przegryźć tętnicę padalcowi", nie dal zarobku firmie, tylko sam se "śrubokrętem" zrobił kolektor-daszek and drzwiami. Do mycia się - wystarcza mu tej ciepłej wody:). Takoż wakacyjny domek jeden znany mi osobiście - jak wzbogacili posiadany czarny walczak "akwarium", to wrzątek jest dla pół kempingu;) a letnią wodą można się wykąpać nawet w pochmurny dzień:). Po prostu DIY:). Niestety:(

    Ach, zapomniałam dodać:) - u mechaniak nie ma żadnych rurek:) jest stary kaloryfer:) i lamelki:) - jak u Ciebie na rysunku.
  • @kanton
    Potrzebna jest pompa o mocy mniej więcej jak do małego systemu centralnego ogrzewania. Włączy się ona gdy temperatura kolektora osiągnie właściwy poziom. Pompa taka może pracować dziennie do kilku godzin przy dużym nasłonecznieniu i poborze ciepłej wody. Koszt energii elektrycznej jest tu niewielki
  • @Bogdan Goczynski
    Panie Bogdanie.
    Mam pytanie i propozycję.
    1. Czy wykonał Pan już domowymi sposobami prototyp takiego kolektora? Czy już on u kogoś działa?
    2. Jeżeli Pan nie zrobił jeszcze takiego prototypu. To mam zdolnego wujka, "złotą rączkę" jeżeli są schematy to może udałoby mi się namówić go do zrobienia prototypu. Razem z moim ojcem robili już nie jedno. Maszyny do cięcia gałęzi, wozy i różniste różności. Więc jestem pewien, że dadzą radę. A bez prototypu Panu nikt nie weźmie. :)))) Jak się sprawdzi to jestem pierwszym klientem do domu się przyda. Jakoś dotychczasowe instalacje mnie nie przekonały.

    Ciekaw jestem co Pan myśli o bateriach słonecznych u nas w Polsce czy to ma jakikolwiek sens z ekonomicznego punku widzenia.
    Pozdrawiam serdecznie.
  • @Mariovan
    Baterie słoneczne nie mają sensu. Koszt ich wytworzenia pochłania więcej energii niż one przyniosą. Do tego musi Pan zrobić baterie akumulatorów i falownik żeby to do sieci wpiąć. Koszty duże moim zdaniem zysk znikomy.
    Jak z wiatrakami :P
  • ciekawe!!
    Warto byłoby się zająć produkcją lub dostarczaniem ludziom do gospodarstw domowych zestawów "zrób to sam"
  • witam
    nie jestem fachowcem, ale podam przykład mojej krewnej
    od trzech lat ma dom z solarami na dachu. wymiar około 2 na 3 metry, zajmuje niewielką część dachu od strony południowej
    zbiornik wody ma pojemność 300 L, podstawowym źródłem energii jest gaz
    ma jeszcze rekuperacje ciepła i wentylację, ale używa rzadko
    przez mniej więcej pół roku ma ciepłą wodę (70 stopni) właściwie za darmo
    oczywiście, że układ zasilany jest elektrycznie, ale to znikomy pobór, jest sterowany elektronicznie
    odnośnie temperatury samych solarów, to one przy zbyt dużej temperaturze na powierzchni, osobiście widziałem 170 stopni, wyłączają cały system, aż się schłodzi, nie wiem na czym to polega, po prostu miga żółty znak i wyświetla informację
    siostra jest bardzo zadowolona, nie jest w stanie zużyć całej wody, kolektory są ustawiane w zależności od tego ile osób liczy gospodarstwo, w tym przypadku dwie osoby
    siostra ma kolektor mało zaawansowany, to działa tylko gdy jest słoneczny dzień (teraz też pracuje), ale są kolektory próżniowe, tylko niestety droższe
    cała instalacja kosztowała 4 lata temu 12 000, obecnie są podobno przepisy, że Państwo częściowo dopłaca
    moim zdaniem - warto
  • @Bogdan Goczynski
    Z podobnymi problemami boryka się od lat inż Zdzisław Joks
    Dotyczy to jego wynalazku opisanego na
    https://www.yox-pol.wroclaw.pl/
    Może się Pan z nim skontaktować telefonicznie lub email (nr tel na stronie) opowie o zmaganiu się z tzw "wielkimi" w dziedzinie ogrzewania.
    Pozdrawiam
  • Autor
    Opisane przez Pana rozwiązanie zostało zastosowane w chłodzeniu komputerów. Element styku z procesorem to własnie takie " pudło" z opisanymi prze Pana kanałami.
    Pozdrawiam
  • @Bogdan Goczynski
    Przy okazji tez mnie zawsze zastanawiało dlaczego w kolektorach są rurki. Ale myślałem że ktoś to przemyślał i technologia jest optymalna a tu proszę zonk.

    Jak rozumiem góra pudla powinna być z blachy pochromowanej na czarno a nad nią szyba? Jaka jest optymalna odleglość szyby od powierzchni pudla i czy np. szyba podwójna nie była by lepsza?
  • @gallux
    Pytanie czy te 12000 jej się zwróci zanim kolektory sie popsują :-)
  • Mój teściu w 1993 roku miał już patenty na solary
    niestety brak pieniędzy spowodował, że nie wdrożył do produkcji swoich rozwiązań. I patent wygasł.
    A system był kompletny, razem ze sterownikiem.
    Polecam jego artykuł:
    https://www.tworek.pl/index.php?action=aktual_oferta&id=41
  • A dla mnie nic dziwnego, że nikt nie chce się zainteresować
    skoro patentuje się pomysły, które każdy jako tako inteligentny człowiek ma na codzień.

    Jest to doskonały przykład na to, jak w istocie cała ta "ochrona twórców" hamuje postęp technologiczny.

    No i co ? Teraz jak jakiś chłop na kresach zmajstruje sobie podobny kolektor, to ma pójść siedzieć za kradzież pomysłu, o którym nigdy nie słyszał?
  • zamiast podgrzewać wodę kolektorem lepiej produkować od razu energie elektryczną.
    Jest to zdecydowanie lepsze rozwiązanie bo własna energia elektryczna uniezależnia nas od coraz droższych dostaw zewnętrznych oraz pozwala zarówno oświetlić dom oraz ogrzać go choćby poprzez podgrzanie wody w bojlerze czy instalacji CO.

    Jest gdzieś w Niemczech gotowe komercyjne rozwiązanie nadające się do implementacji.
    Panel solarny podgrzewa wodę do takiej temperatury że woda ta zaczyna wrzeć. Wytworzona para wodna napędza turbinę generatora który jest źródłem energii elektrycznej dostarczanej z instalacji produkcyjnej do punktu odbioru (analogicznie jak w dynamie rowerowym czy siłowni atomowej :)
    Jedyny problem to drobne "poprukiwanie" z instalacji produkującej parę wodną ale ponoć można się do tego przyzwyczaić zwłaszcza jak ma się ogród i można to zainstalować parenaście metrów od chałupy. System jakoby jest tak wydajny że radzi sobie bez specjalnych problemów nawet w okresie zimowym.
    Nie mogę sobie tylko przypomnieć producenta - ktoś może pamięta ?

    Posiadając taką instalacje można śmiać się z kolejnych podwyżek energii elektrycznej, emisji CO2 itp bredni. Oczywiście do czasu kiedy władza zabroni stawiać takie instalacje lub opodatkuje produkcje energii elektrycznej akcyzą tak że nie będzie się opłacało jej produkować.
  • @2-AM
    Albo jeszcze prościej
    https://www.se.pl/archiwum/w-garazu-robi-prad-z-wody_66258.html
    Pozdrawiam
  • @autor
    Wprowadzenie Pana patentu do produkcji obniżyłoby ceny kolektorów, prawdopodobnie stąd brak zainteresowania branży (przy 45% dopłatach kolektory to kura znosząca złote jajka)
    Jeżeli można spytać, na ile Pan wyceniałby kosz produkcji 1m2 takiego kolektora?
  • Odpowiedź na wszelkie pytania
    Założenia konstrukcyjne są opisane w tekście i w załączniku pod tekstem. Podwójna szyba nie jest na ogół stosowana w kolektorach, co prawda poprawia izolację termiczną, ale też tłumi dodatkowo przychodzącą energię słoneczną. Sporo pracy już wykonałem, ale do produkcji potrzebne są maszyny i fabryka. W szczególności potrzebna jest prasa Ok. 1000 ton i galwanizernia do czarnego chromu z wystarczająco dużą wanną (min 1mx2m). Chętnie porozmawiam z potencjalnym partnerem do przedsięwzięcia.
  • @Bogdan Goczynski
    Ale czy sprawność innych kolektorów na wykresie to też sprawność teoretyczna? Jeżeli nie, to powinno być to gdzieś zaznaczone- inaczej może wprowadzić w błąd. Nie znalazłem informacji o szacowanych kosztach. Czy są one porównywalne, wyższe czy niższe niż koszt konkurencji?
  • @Bogdan Goczynski
    Z duzymi wannami jest problem. Mój kolega pracuje w galwanizerni która podupada niestety bo UE i ochrona środowiska im jakos zabrania duzych wanien i musieli je pokasować. Teraz nie mogą robić dużych rzeczy i są w stanie likwidacji.
  • @generosus
    W kolektorze krytym czarną farbą, na pewno działać będzie płyn chłodniczy typu borygo. Chodzi o to aby był dobrym wymiennikiem ciepła i nie zamarzał zimą. Plyn hamulcowy służy do hamowania
  • @misiek1111
    Sprawność innych kolektorów jest zmierzona. W szczególności charakterystyka kolektora płaskiego jest wzięta z oficjalnych pomiarów w laboratorium. Koszty nie powinny być wyższe od kolektorów płaskich. Można to robić tanio ze zwykłej, czarnej blachy, tak jak grzejniki CO, ale trwały, dobry produkt powinien być z nierdzewki i będzie odpowiednio droższy. To jest prosta technologia.
  • @Bogdan Goczynski
    Stal ma współczynnik przewodnictwa jakieś 5x mniejszy niż miedź, a konkurencyjne kolektory są chyba miedziane, czy nie? Zresztą, czy Pan zależność od grubości absorbera i jego wsp. przewodności cieplnej uwzględnił w obliczeniach? No chyba, że takiej zależności nie ma, ale wtedy opłacałoby się robić absorbery z tworzyw sztucznych.
  • Można tym zalać całe południe Europy
    Oczywiście że są pewne problemy do pokonania przy uruchamianiu produkcji. Jednak potencjalnie mona by tym produktem zalać całą Europę południową, gdzie wprowadzą się obowiązek instalowania kolektorów na nowych domach.
  • @generosus
    Nie ma problemów z kryciem miedzi chromem. Stal nierdzewnia jest jednak trwalsza i łatwiejsza w obróbce. Jest też zdaje się tańsza, chociaż ostatnio nie sprawdzałem cen. Przewodność cieplna nie ma tu znaczenia
  • @Bogdan Goczynski
    "Przewodność cieplna nie ma tu znaczenia"
    Ale przecież od przewodności cieplnej i grubości absorbera zależy czas transportu energii między górną i dolną powierzchnią absorbera. Im dłuższy czas, tym prawdopodobieństwo emisji większe, czy nie tak.
    Jeżeli "Przewodność cieplna nie ma tu znaczenia", proponuję zrobić absorber z plastiku. Będzie lżej i dużo taniej.
  • @misiek1111
    Prawdopodobnie chodzi Bogdanowi o to że w przypadku tak cienkich blach nie ma znaczenia czy to bedzie Cu czy Fe. Plastik musiał by być jednak odpowiednio grubszy i ma jednak dużo mniejsza przewodność ciepła.
  • @Bendix
    No cóż, ja uważam, że to była raczej odpowiedź wymijająca - prawdopodobnie zależność nie została uwzględniona - w obliczeniach nie ma żadnej informacji o temperaturze górnej płaszczyzny absorbera, która chyba zależy od wsp. przenikalności i od grubości absorbera, a to jest kluczowe, jeżeli chodzi o wyliczenie emisji. Być może autor uznał, że temperatura jest stała dla całej objętości kolektora. Tego nie wiem, ale powinno zostać wyjaśnione.
  • @Bendix
    Dokładnie o to chodzi. W tradycyjnym kolektorze płaskim ciepło przekazywane jest wzdłuż blachy i droga jego wynosi ok. 5 cm. W moim pomyśle kolektora płyn jest pod całą powierzchnią absorbera i droga przekazywania ciepła równa jest grubości blachy. Opór cieplny jest proporcjonalny do drogi transferu ciepła, więc w moim przypadku jest pomijalny.
  • @Bogdan Goczynski
    Czyli założył Pan, że temperatura oświetlanej płaszczyzny absorbera jest równa temperaturze dolnej płaszczyzny i tak wyliczył emisję? Moim zdaniem to zbyt duże uproszczenie.
  • @Bogdan Goczynski
    "Potrzebna jest pompa o mocy mniej więcej jak do małego systemu centralnego ogrzewania. Włączy się ona gdy temperatura kolektora osiągnie właściwy poziom. Pompa taka może pracować dziennie do kilku godzin przy dużym nasłonecznieniu i poborze ciepłej wody. Koszt energii elektrycznej jest tu niewielki"

    Ale jednak to jest koszt, mam CO grawitacyjne i działa znośnie 50 lat bez wymiany grzejników, rur, za to piece się zużywają. Dlaczego więc nie może działać grawitacyjny system z kolektorami np poniżej wysokości grzejników, bojlera, czyli w ogrodzie, na ścianie?

    Przydałaby się fundacja NAUKOWO-WDROŻENIOWA Nowego Ekranu na prace nad takimi systemami. Dostałby Pan grant. To chyba realne ŁŁ co? ;) Nie wnikam w sprawność, interesują mnie KOSZTY, bo lepiej nawet mieć nieco mniej sprawny system, ale znacznie tańszy i prostszy, czyli mniej awaryjny, tańszy w naprawach, przebudowie, rozbudowie.

    Ważne jest też dobudowanie modułów wytwarzania energii elektrycznej. To wręcz arcyważne! Nie musi to być system oparty na parze, przecież miałby i tak niskie ciśnienie, to nie takie proste zatem. Łatwiej jest zbudować niskosprawne systemy przetwarzające energię cieplną w mechaniczną i dalej elektryczną. To nie bajki, to jest dawno już wymyślone. Na potrzeby domowe to znakomite! I zasili ewentualnie ową nieszczęsną pompkę do solaru też :)

    Aaaa i nie należy tych systemów mylić z bateriami słonecznymi, zwanymi inaczej fotowoltaicznymi, które wytwarzają energię elektryczną. To jest na razie drogie i jeszcze mniej sprawne w stosunku do ceny. Może na zasilanie owej pompki chociaż dobre?

    Wiem że Pan chce na tym zarabiać, ale i tak ludzie zaczną to klecić po garażach sami :) Ważne żeby inne firmy Panu nie ukradły pomysłu. Trochę mnie dziwi konstrukcja ze stali nierdzewnej... ale co ja laik... najwyżej na spawaniu się znam trochę. Nie można tego zrobić w całości ze szła? Skąd ten pęd do drogich metali? Może kilka wersji plus domowa dla majsterkowiczów nawet ze zwykłej blachy stalowej... bo tania, łatwa do spawania, czy nawet lutowania twardego. Szkło do produkcji wielkoseryjnej.

    Wnioskuję o rozważnie mojego pomysłu ustanowienia takiej fundacji, stowarzyszenia NE na rzecz polskich wynalazków i w ogóle wdrażania ciekawych idei, szukania technologii, nawet ich wykradania ;) Coś mi świta, bo to jest naprawdę fajne. Wiem ile kosztuje mnie węgiel do ogrzewania, zgroza. Gaz do ciepłej wody też za darmo nie jest i zanim dojdzie do kranu od piecyka... i woda nabierze temperatury...
  • @Bogdan Goczynski
    Jeżeli rzeczywiście założył Pan stałą temperaturę w całej objętości kolektora, to oprócz emisji również "Straty poprzez warstwę powietrza pod szkłem" powinny być skorygowane. Powietrze ma kontakt z gorącą powierzchnią górnej powierzchni absorbera - co skutkuje, moim zdaniem, większym od zakładanego transportem. No, chyba, że Pan to uwzględnił. Czy Pan to uwzględnił?
  • @Marek Kajdas
    Robienie tego w garażu ręcznie jest nieopłacalne a nawet niemożliwe. Nie uzyska Pan takich efektów jak w produkcji fabrycznej. To trzeba wytłoczyć prasą, a później zgrzać liniowo. Warstwa czarnego chromu musie być cieniutka, ok. 0.5um. Pan zapomni o garażu. Oczywiście można pomalować na czarno stary grzejnik C.O. Nie osiągnie on jednak nawet połowy tej sprawności.
    Jak Pan sobie wyobraża zrobienie szczelnego pudła ze szkła z dobrą przewodnością cieplną absorbera? Poza tym szkło nie jest za darmo. Pokrywa kolektora jest robiona ze szkła odżelazionego i hartowanego, znacznie droższego od zwykłego.
    Odnośnie fundacji, to może Pan wyłoży na początek jakąś kasę? Z profitów będziemy finansować następne projekty :)
  • @Bogdan Goczynski, jeszcze jedno pytanko
    Czy nie wydaje się Panu podejrzanym fakt, że (rzeczywista) sprawność netto kolektora próżniowego jest mniejsza niż (teoretyczna) sprawność netto Pana modelu?
    Czy nie obawia się Pan, że "diabeł tkwi w szczególe" i Pana wyliczenia zostaną brutalnie zweryfikowane przez rzeczywistość?
    Z poważaniem
  • @misiek1111
    Pan strasznie chce się mądrzyć. Przyczyną gorszej sprawności netto kolektora próżniowego w porównaniu z moim, jest to samo zjawisko co w kolektorze płaskim, czyli zbyt wysoka temperatura pasków stanowiących absorber. Kolektor próżniowy w porównaniu z płaskim ma mniejsze straty na przewodzenie, ze względu na próżnię. Straty w podczerwieni są takie same jak w płaskim. W moim kolektorze oba rodzaje strat są niższe ze względu na ogólnie niszą temperaturę absorbera. Założę się z Panem o butelkę J.W. Black Label, że mój wypadnie lepiej. Prędzej czy później prawda z głupotą wygrywa. Jestem jednak pełen uznania dla umiejętności marketingowych ludzi, którzy wypromowali kolektory próżniowe.
  • @Bogdan Goczynski
    Proszę Pana, po pierwsze to niczego nie neguję. Przedstawił Pan wyliczenia i pytam o szczegóły, bo mam wątpliwości. Pan ich nie wyjaśnia. Wystarczyłoby gdyby Pan napisał: "Tak, wziąłem pod uwagę fakt, że temperatura zewnętrznej płaszczyzny absorbera jest wyższa niż temperatura końcowa cieczy. Ta temperatura jest równa tyle i tyle, a w komercyjnych kolektorach jest równa tyle i tyle" Nie robi Pan tego. Życzę Panu powodzenia, więc nie widzę powodu, żeby się z Panem zakładać, ale nie rozumiem tych wyliczeń. Pisze Pan w tekście "są łatwe do zweryfikowania", ale nie podaje Pan podstawowych danych. To niekonsekwencja. Zakładam, że nie manipulacja.
    Z poważaniem
  • @misiek1111
    Szanowny Panie, Spróbuję wyjaśnić prawdopodobne nieporozumienia. Pudło-absorber oczywiście ma dół i górę a pomiędzy nimi jest ciecz. Warstwa cieczy jest względnie cienka, sądzę że 8 mm da się przepompować. Dlatego zakładam, że temperatura cieczy jest taka sama jak temperatura górnej pokrywy i dna pudła. W czasie testów laboratoryjnych ciecz jest w stanie przepływu, co sprzyja jej mieszaniu się i wychładzaniu góry i dna pudła. Zakładam, że promieniowanie podczerwone emitowane jest jedynie do góry przez szkło. W kierunku dolnym byłoby odbite przez warstwę folii aluminiowej na wełnie mineralnej i ewentualnie przez dno obudowy. Oczywiście, że są w obliczeniach pewne uproszczenia, inaczej nie dałbym rady. Jednak uważam, że są one dopuszczalne a charakterystykę czarnego chromu i przewodności cieplnej wziąłem z pomierzonych danych. Nie upiększałem moich wyników i byłem bardzo zaskoczony zbieżnością punktu początkowego wykresu dla mojego kolektora z danymi pomiarowymi innych kolektorów. Reszta charakterystyki też jest zbieżna z ze zdrowym rozsądkiem. Niestety, mój prototyp nie ma czarnego chromu lecz jedynie czarną farbę. Nie znalazłem nikogo wiarygodnego, kto mógłby mi zrobić powłokę selektywną. Dlatego nie mogłem wykonać pełnych pomiarów. Może przez ten artykuł nawiążę kontakt. Ciekaw byłbym też opinii guru energetyki, także odnawialnej, Prof. Dakowskiego. Niestety nie zabrał on głosu w dyskusji.
  • @Bogdan Goczynski
    W przeciągu tygodnia postaram się zrobić własną symulację, potrzebuję następujących informacji -czy podane temperatury: 20,50, 80 i 120 stopni to temperatury cieczy na wylocie czy temperatury cieczy dokładnie w środku (pewnie na wylocie, ale lepiej uściślić)? Temperatura na wlocie zawsze 20 stopni, tak? Jakie Pan wziął współczynniki przenikalności szyby, powietrza, absorbera, cieczy i wełny mineralnej? (reszta chyba jest. Warstwa wody, rozumiem ma grubość 8mm?) Rozumiem, że nie brał Pan pod uwagę grubości absorbera? Oczywiście, jeżeli te dane to nie tajemnica.
    pozdrawiam
  • @misiek1111
    Warstwa wody może być 8mm. Grubość absorbera pominąłem w obliczeniach. W prototypie jest 0.5mm i docelowo chciałbym żeby również było 0.5mm. Reszta danych jest w załączniku pod tekstem. Jeśli chodzi o temperaturę wlotu i wylotu, to do obliczeń zakładałem jednakową temperaturę na całej powierzchni, gdyż tak ten kolektor działa. Ciecz grzeje się równomiernie a gdy temperatura osiąga właściwą wartość, włącza się pompa. Wtedy kolektor oddaje ciepło do zbiornika i proces zaczyna się od początku. W praktyce, przy dużym nasłonecznieniu pompa może chodzić w sposób ciągły. Będę ciekaw Pana wyników.
  • @Bogdan Goczynski
    Właśnie sobie uświadomiłem, że nie da się tego wysumować "klasycznie", tzn podzielić przekrój na cieniutkie paski i policzyć jak się będzie propagować energia wzdłuż przekroju. Powodem jest fakt, że nie znam początkowego rozkładu pochłoniętej energii fotonów wzdłuż przekroju absorbera (nie sądzę, żeby ten rozkład był płaski,a Pan, zdaje się, tak zakłada, zakłada Pan ponadto, że nie ma gradientu temperatury wzdłuż przekroju absorbera, czy słusznie, nie wiem, ale nie sądzę, że tak jest)

    A więc ponieważ sam sobie zadałem mata, uznaję się za pokonanego, aczkolwiek nie przekonanego. Uważam, że do obliczeń teoretycznych należy podchodzić z dużą dozą ostrożności, a na pewno zaznaczać na wykresie, że które dane pochodzą z wyliczeń/przewidywań/symulacji, a które z doświadczenia.
    Pozdrawiam
  • @Bogdan Goczynski
    Fundacja może być zbiorową zrzutą blogerów, na start starczy. Pomysł ze szkłem rzuciłem tak bez specjalnej wiary, acz... ale majsterkowiczów Pan nie docenia. Opłacalność to ostatnia rzecz jaką się pasjonaci kierują, czy czasochłonność. Małą spawareczką na Co2, a lepiej na mieszkankę (bo płynniej się spaja) można spawać gładko takie blaszki. Chromowanie i prasa to problem nie do przeskoczenia, ale chwila...

    https://www.umex.com.pl/kontakt.html

    Wiem ze to kowale, ale Pan Usarek (poznałem Go kiedyś) to człowiek nieprzeciętny i kto wie czy Panu nie pomoże, na pewno wie gdzie można to uzyskać.

    "W szczególności potrzebna jest prasa Ok. 1000 ton i galwanizernia do czarnego chromu z wystarczająco dużą wanną (min 1mx2m). Chętnie porozmawiam z potencjalnym partnerem do przedsięwzięcia."

    I jak sądzę mógłby może też wejść w to finansowo, kto wie. Ma halę gdzie nawet taką wannę i prasę można zainstalować. Proszę to sprawdzić i dokładnie Mu przedstawić w czym istota problemu. Życzliwy człowiek.

    https://www.umex.com.pl/wlasciciele.html

    Inna firma która mi chodzi po głowie to

    https://chemoservis.pl/kontakt

    To już gruba ryba. Oni mogą wszystko, w razie czego mogą u podwykonawców, u innych firm specjalistycznych.
  • @Marek Kajdas
    Dzięki, sprawdzę te kontakty.
  • @Marek Kajdas
    A może zamiast formuły fundacji zrobić zrzutę w postaci udziałów? Byłoby to coś bardziej konkretnego i z lepszą motywacją.
  • @Bogdan Goczynski
    To w ogóle dobry model na społeczną ekonomię, udziały w spółkach zoo, spółdzielnie także jako mniejsze koszty założycielskie przecież. Proszę poczekać aż się NE rozrośnie, na razie jest nas za mało na takie "numery". Ludzie na początku nie zechcą zaryzykować większych kwot niż przysłowiowe 100zł, czy u zamożniejszych może "aż" 1000-5000zł, zatem proszę policzyć ilu ludzi trzeba po te 100zł... Proszę o to zagadnąć jednak ŁŁ, jako prawnik może nad tym pomyśleć i jako naczelnik NE :)

    Spółka, a może spółdzielnia społeczności NE mogłaby zajmować się różnymi ciekawymi biznesami, głównie działalnością jednak wydawniczą, mediami, ale energia odnawialna... czemu nie :) Ja także przecież mógłbym sobie takie panele zainstalować. Dokuczliwe np zimno jest wiosną, palić w piecu CO żal, a w domu zimno, na dworze ciepło, SŁOŃCE grzeje od marca na całego. To samo jesienią. W zimie na cuda nie można liczyć w naszym klimacie.

    Kwestia ogrzewania wody w dużych bojlerach. Czy Pan zna zagadnienie bakterii mnożących się w ciepłej, stojącej kilka dni wodzie? Jak z tym walczyć, czy tylko sam przepływ, wymiana wody jest panaceum? Proszę nam to w razie czego przybliżyć, to budzi lęk przyznam się szczerze. Te bakterie nawet armaturę starych łazienek potrafią opanować, słyszałem o zgonach w szpitalach, sanatoriach, śmierć od prysznicu, wanny. Zgroza.

    A kwestia zamiany ciepła z solarów na energię mechaniczną i elektryczną nigdy Pana nie interesowała?
  • @Marek Kajdas
    Wg. mnie NE jest już wystarczająco duży na takie przedsięwzięcie. Sądzę że mamy duży potencjał. Warto o tym pomyśleć. To może być ciekawe przedsięwzięcie. Może niekoniecznie musimy myśleć jedynie o Polsce.
    Just look at Richard Opara. He is not quite Polish, is he? There might be more like him. What about an international venture? The pool of money would be bigger.
    Zimą energii słonecznej nie ma wiele i na solary nie ma co liczyć. Jest natomiast dużo więcej wiatru a i drzewa tak nie przeszkadzają. Wiatrak w połączeniu z pompą ciepła da praktycznie darmową energię do ogrzewania. Jest jednak problem kosztów. System pompy ciepła nie jest tani. Jest to jednak w dużej mierze kwestia organizacji i skali produkcji. Koszty można obniżyć.
    Energii słonecznej z kolektorów słonecznych raczej nie warto zamieniać na mechaniczną. Każde przetwarzanie energii ma ograniczoną sprawność co pokazałem w moim artykule. Lepiej już korzystać z wiatraka czy fotowoltaiki. Ceny baterii fotowoltaicznych raczej będą spadać, tak jak wszelkiej elektroniki. Jest wciąż problem z akumulatorami.
    Z tymi bakteriami a łazience to chyba histeria. W moim domu mieszkam już dziesięć lat i poza pająkami i kilkoma myszami nie miałem problemów. Poważnie zaś mówiąc, to zbiorniki ciepłej wody są periodycznie dogrzewane gorącą wodą przez automatykę w piecach C.W. właśnie w celu eliminacji bakterii.
  • Bogdan Goczynski
    Jest taki termin "konwekcja".Jest jeszcze drugi "zima w Polsce".Proszę wziąć te dwa terminy pod uwagę przy obliczeniach kolektorów słonecznych. Bo na razie widzę wpuszcznie w" kanał" czytelników.
  • @jekab
    Jeśli chodzi o Polskę, to już jej nie ma. Jest Unia z olbrzymim obszarem do zagospodarowania pod kolektory. Poza tym w Polsce kolektory też mogą działać od drugiej połowy lutego do października. W Niemczech o klimacie podobnym do polskiego, kolektory są popularne.

    Jeśli zaś chodzi o konwekcję, to jest ona skutecznie wyeliminowana przez szkło. Taki jest jego cel, żeby uniemożliwić zabieranie ciepła przez gorące powietrze unoszące się do góry i przez wiatr.

OSTATNIE POSTY

więcej

ARCHIWUM POSTÓW

PnWtŚrCzPtSoNd
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031