logo  

Strona poświęcona technicznym aspektom instalacji

solarnych i nie tylko

 

 

Klasyfikacja

 

  Kolektory próżniowe obecnie produkowane w swej budowie różnią się dość znacznie, również zastosowana ilość rur w jednym panelu sprawia trudność w prawidłowym doborze instalacji. Powstaje więc pytanie jak porównać do siebie kolektory próżniowe o różnej budowie, zasadzie działania i różnej ilości rur. Tym bardziej, że na swoich stronach internetowych niektórzy  producenci podają, że ich kolektory słoneczne to szczyt techniki solarnej a materiały z których są wykonane pochodzą wręcz z NASA. Przeciętnemu inwestorowi czasami trudno się połapać w danych technicznych nie zawsze prawdziwych bo tam gdzie parametry u  jednych są pokazywane jako szczytowe osiągnięcie u innych skrzętnie skrywane a w ich miejsce wstawiane inne nie dające się z niczym porównać.

Do porównań przyjęto kolektory słoneczne próżniowe składające się z tej samej ilości rur (10 szt). Każdy z modeli różni się między sobą budową wewnętrzną oraz sposobem przekazywania ciepła.

 I tak kolektor słoneczny  KSR 10   składa się z rury próżniowej o pojedynczej ściance gdzie wewnątrz umieszczono płaski  listek absorbera z, którego odbierane jest w sposób bezpośredni.

Kolektory: CRD 10, POWER 10 , EDS-10-58-1800 posiadają podwójną rurę szklaną między którymi wytworzono próżnię a warstwa absorpcyjna napylona jest na zewnętrznej warstwie wewnętrznej rury. W kolektorach slonecznych CRD 10 oraz POWER 10   transport ciepła odbywa się w sposób bezpośredni poprzez "u" rurkę, która jest przymocowana do tubusa metalowego wewnątrz rury próżniowej. Natomiast w kolektorze  slonecznym  EDS-10-58-1800 transport ciepła odbywa się poprzez współosiowo umieszczoną rurkę ciepła (heat pipe) wewnątrz rury próżniowej wykorzystując przemianę fazową cieczy umieszczonej wewnątrz (wrzenie i skraplanie).

We wszystkich przypadkach do porównań przyjęto wyniki badań kolektorów próżniowych z ośrodka SPF w Rapperswil publikującego raporty na swej stronie internetowej.

  1. kolektor KSR 10  bez lustra
  2. kolektor  CRD 10  z lustrem płaskim
  3. kolektor POWER 10  lustrem parabolicznym
  4.  kolektor  EDS-10-58-1800 tak zwany heat pipe bez lustra

 

1. budowa    kolektora próżniowego KSR 10  bez lustra                                                                            raport

     

2. budowa  kolektora  próżniowego CRD 10  z lustrem płaskim                                                                  raport

  

3. budowa kolektora próżniowego POWER 10  lustrem parabolicznym                                                     raport

    

4. budowa  kolektora próżniowego  EDS-10-58-1800 tak zwany heat pipe bez lustra                                raport

  

 

Wstępna analiza porównawcza:

 Podstawowym kryterium porównywanych kolektorów słonecznych (jak i innych urządzeń grzewczych) jest ich sprawność.

W przypadku kolektorów słonecznych jest to sprawność optyczna wyznaczona w stosunku do powierzchni apertury, oraz w stosunku do powierzchni absorbera.

Dla lepszego zobrazowania wyników ujęto je w tabelę: 

typ koplektora

pow. całkowita

m2

     pow. apertury

m2

pow.. absorbera

m2

sprawność w stosunku do pow. apertury sprawność w stosunku do pow. absorbera

maksymalna moc  kolektora 

(kW)

KSR 10

1,823

1,014

0,931

0,78

0,85

0,791

CRD 10  

2,039

1,748

2,687

0,569

0,369

0.992

POWER 10

1,445

1,134

1,650

0,756

0,524

0,865

EDS-10-58-1800

1,658

0,945

0,810

0,551

0,643

0,521 

    Analizując powyższą tabelę widać, że sprawność jest ilorazem maksymalnej mocy kolektora w stosunku do jego powierzchni tak dla apertury jak i absorbera. Np. 0, 791:1,014=0,78 dla powierzchni apertury lub: 0,791:0,931=0,85 dla powierzchni absorbera

Producenci jednak rzadko na swoich stronach internetowych podają obydwie sprawności. A raczej praktyką powszechną jest podawanie tej wyższej sprawności. Na ogół podawana jest sprawność bez określania w stosunku do jakiej powierzchni jest liczona. Wynika to z lepszego zaprezentowania swojego produktu.

I tak jeżeli naszym kryterium wyboru kolektora słonecznego będzie sprawność w stosunku do powierzchni apertury to kolektor słoneczny KSR 10  będzie na pierwszym miejscu, dalej kolektor POWER 10  następnie CRD 10   i jako najgorszy EDS-10-58-1800.      Więc nasza tabela będzie wyglądać następująco:

Więc nasza tabela będzie wyglądała następująco:

typ koplektora

pow. całkowita

m2

     pow. apertury

m2

pow.. absorbera

m2

sprawność w stosunku do pow. apertury sprawność w stosunku do pow. absorbera

maksymalna moc  kolektora 

(kW)

1-  KSR 10

1,823

1,014

0,931

0,78

0,85

0,791

2-  POWER 10  

1,445 

1,134 

1,650 

0,756 

0,524 

0,865 

3-  CRD 10

2,039 

1,748 

2,687 

0,569 

0,369 

0.992 

4- EDS-10-58-1800

1,658

0,945

0,810

0,551

0,643

0,521 

Jeżeli zaś przyjmiemy kryterium sprawności w stosunku do powierzchni absorbera to najlepszym okaże się kolektor słoneczny KSR 10 dalej  EDS-10-58-1800 (który w poprzednim kryterium był najgorszym) dalej kolektor słoneczny POWER 10  i najgorszy CRD 10. Proszę jednak zwrócić uwagę, że kolektory:   CRD 10 i   POWER10 powierzchnię absorbera mają większą niż powierzchnie całkowitą co mogło by się wydawać pewną sprzecznością.  

 A tabela ukształtuje się w następujący sposób:

typ koplektora

pow. całkowita

m2

     pow. apertury

m2

pow.. absorbera

m2

sprawność w stosunku do pow. apertury sprawność w stosunku do pow. absorbera

maksymalna moc  kolektora 

(kW)

1-  KSR 10

1,823

1,014

0,931

0,78

0,85

0,791

2- EDS-10-58-1800 

1,658 

0,945

0,810

 0,551

0,643

0,521

3-  POWER 10

1,445

1,134

1,650

0,756

0,542

0,865

4-  CRD 10

2,039

1,748

2,687

0,569

0,369

0,992 

Wynika to z faktu dodania lustra pod kolektorem a którego powierzchnia również jest brana pod uwagę i im jest większa powierzchnia lustra tym gorszy jest wynik sprawności. Po analizie również innych kolektorów slonecznych , które posiadają lustra płaskie czy paraboliczne dochodzimy do wniosku, że właśnie te mają najgorsze sprawności. Z tak przedstawionych wyników można stwierdzić, że istnieje tu swoista kwadratura koła.  A przecież producent dodając lustro podnosi ilość energii uzyskiwaną z kolektora próżniowego wykorzystując przerwy między rurami w stosunku do kolektora bez lustra. W tym miejscu należy się zastanowić czy patrząc na sprawność  faktycznie kolektor CRD 10  i POWER 10 są  faktycznie tak kiepskiej jakości.  Otóż nie, wręcz  przeciwnie.

    Jeżeli zaś naszym kryterium doboru będzie maksymalna moc kolektora a nie sprawność interpretowana w sposób dowolny to sytuacja będzie już bardziej klarowna., gdzie dla potencjalnego nabywcy powierzchnia nie ma większego znaczenia. Porównując maksymalną moc w naszym zestawieniu okazuje się, że kolektory z lustrami są jednak kolektorami najlepszymi i tak nasze porównanie będzie wyglądało następująco: najlepszym będzie CRD 10, który poprzednio był   jednym z najgorszych, dalej POWER 10, następnie KSR 10 i na końcu  EDS-10-58-1800.    A tabela doboru pod względem maksymalnego uzysku wygląda następująco:

typ koplektora

pow. całkowita

m2

     pow. apertury

m2

pow.. absorbera

m2

sprawność w stosunku do pow. apertury sprawność w stosunku do pow. absorbera

maksymalna moc  kolektora 

(kW)

1  CRD 10

2,039

1,748

2,687

0,569

0,369

0,992

2   POWER 10

1,445

1,134

1,650

 0,756

0,542

0,865

3  KSR 10

1,823

1,014

0,931

0,78

0,85

0,791

EDS-10-58-1800 

1,658

0,945

0,810

0,551

0,643

0,521 

Czy aby na pewno ten sposób wyboru kolektora będzie odpowiedni, spyta uważny czytelnik. Przecież taki sposób nie uwzględnia strat cieplnych a które się też wyznacza. Otóż one już zależą od samego wykonania kolektora i stopnia wykonania izolacji. A wielkość tych strat wyznacza wykres maksymalnej mocy. Im bardziej linia pochyla się do osi x tym większe są straty cieplne (wykresy po lewej stronie). Np. kolektor EDS-10-58-1800  przy promieniowaniu 1000W/m2  i przy różnicy temperatur 100oC będzie już pracował z mocą wynoszącą tylko ok. 270W 

      Prócz prezentowanych wyżej parametrów kolektorów słonecznych, podczas badań wyznacza się jeszcze: stałą czasową kolektora, pojemność cieplną , opory przepływu przez kolektor, straty cieplne oraz modyfikator kąta padania. Jednak chcąc porównać według tych kryteriów trzeba by na początek mocno zagłębić się w normy opisujące te zagadnienia, które jednak dla przeciętnego inwestora są w dużej części niezrozumiałe

   Z tak przedstawionych wyników można by sądzić, że wyniki badań kolektorów słonecznych, wykonanych wg normy PN-EN 12975, nie są wyłącznymi wyznacznikami ich wartości, tym bardziej, że nie istnieją jakiekolwiek wytyczne, które by je klasyfikowały ( PN-EN 12975-1). Ale jednak trzeba przyjąć jakieś kryteria doboru i wyboru kolektorów słonecznych, szczególnie kolektorów próżniowych.

Można by się zastanawiać czy pod uwagę brać maksymalną moc kolektora słonecznego wyznaczoną przy promieniowaniu 1000W/m2, bo ta jest jednak wyznaczana w warunkach laboratoryjnych i rzadko osiągalna w konkretnej instalacji. Czy nie trzeba było by stosować porównań przy niższym promieniowaniu np.  600W/m2 i 400W/m2. Dało by to pełniejszy obraz osiągów kolektora przy gorszych warunkach nasłonecznienia, bardziej zbliżonych do rzeczywistości.

 A jednak z całej tej gamy wykresów, tabel i zestawień wystarczy wziąć jeden jedyny, i chyba najważniejszy parametr dla potencjalnego użytkownika a jest to maksymalna moc kolektora [W]. Wykonując proste działanie, cena kolektora: maksymalna moc kolektora  otrzymamy cenę jednostkową  1W mocy  .

 Dokładnie tak jak to się dzieje przy bateriach słonecznych a przecież tam nikt nie wyznacza skomplikowanych zestawień technicznych przeciętnemu inwestorowi nic nie mówiących a podlegają one jednak tej samej procedurze badań. 

Do naszych celów porównawczych stwórzmy jeszcze jeden parametr, nazywając go współczynnikiem strat mocy kolektora, który w pewnej mierze będzie odzwierciedlał współczynniki strat cieplnych a będzie to iloczyn największej mocy kolektora (przy różnicy temp. 0oC) do mocy przy różnicy temp. wynoszącej 70oC. I tak dla kolektora idealnego (bez strat) współczynnik będzie wynosił 1. Dla kolektora EDS-10-58-1800  współczynnik ten będzie wynosił: 521:300=1,72 a więc dość niekorzystnie.

Na koniec w tabeli poniżej w ostatniej kolumnie przedstawiono współczynnik bezwymiarowy, Z.  Otóż przy wyborze kolektora może okazać się, że jeden kolektor ma korzystny współczynnik ceny do mocy kolektora ale za to gorszy współczynnik strat mocy i odwrotnie. Wystarczy przemnożyć wyniki w obydwu kolumnach aby uzyskać jednolity obraz które kolektory mają najkorzystniejsze parametry uzysku cieplnego do ceny (im mniejszy wynik w ostatniej kolumnie tym lepiej).

Do porównań dużej części kolektorów próżniowych wzięto dane z prezentowanych raportów badań oraz materiały ze stron internetowych producentów zestawiając wyniki w tabele:  

Nazwa firmy

Typ kolektora  próżniowego

Cena  netto 1W mocy kolektora

Współczynnik strat mocy

 Z

Centropol

SP-58/1800-20S

2,11zł

1,301

2,745

Makroterm

Turbosolar II

1,97zł

1,794

3,534

Fotton

SP-58/1800-12S

SP-58/1800-18S

SP-58/1800-24S

SP-58/1800-30S

2,58zł

 

2,08zł

2,09zł

1,299

1,301

1,300

1,300

3,351

 

2,7

2,717

Watt

CPC-9

CPC-15

2,51zł

2,46zł

1,156

1,112

2,902

2,736

Eco-Schubert

Eos 12 HP

Eos 15 HP

Eos 18 HP

2,69zł

2,27zł

2,22zł

1,265

1,264

1,264

3,403

2,869

2,806

BMK- Solar

NSC-30-58-1800

2,67zł

1,422

3,797

MM Solar  (Heliosin)

Heliosin AKH (12)

2,40zł

1,376

3,797

Sollman

SM 30

1,74zł

1,298

2,259

Energo Term

HP-10R

HP-15R

HP-20R

HP-25R

HP-30R

3,23zł

3,00zł

2,81zł

2,64zł

2,49zł

1,352

1,338

1,338

1,338

1,337

4,367

4,014

3,760

3,532

3,329

Hewalex

KSR10

2,77zł

1,138

3,152

ACV

PPS/58-1800/22C

PPS/58-1800/30C

2,78zł

2,77zł

1,301

1,300

3,617

3,601

Ulrich

SG-12

SG-20

SG-24

SG-30

3,72

 

3,09zł

3,19zł

1,658

1,657

1,654

1,655

6,218

 

5,110

5,279

Bachus

KSP-12 OPC

1,64zł

1,217

1,996

Techaco

VC 15

VC20

VC24

VC30

2,60zł

2,55zł

2,28zł

2,56zł

1,30

1,30

1,30

1,30

3,38

3,31

2,96

3,33

Solar-Tech

SC-H-15

SC-H-20

SPE-20-58

SPE-15-58

3,67zł           

3,26zł

3,05zł

3,44zł

1,39

1,42

1,20

1,30

4,96

4,63

3,66

4,47

  W przedstawionym opracowaniu   starałem się przybliżyć jak czasami złudne jest  patrzenie na kolektor próżniowy tylko pod kątem jego sprawności optycznej a w szczególności  dotyczy to kolektorów z lustrem.  Celowo nie zagłębiałem się w opisywanie poszczególnych parametrów bardziej złożonych lub ich zależności bo dla przeciętnego czytelnika było by to nie zrozumiałe. Z doświadczenia wiem, że nawet osoby zajmujące się montażem instalacji solarnych mają duże kłopoty w interpretacji wyników z raportów badań kolektorów lub ich wcale nie rozumieją.  

 

powrót