Co zrobić, gdy wydajność kolektora DIY jest za mała?

Czasem tak bywa, że efekt naszych prac nie jest tak spektakularny, jak moglibyśmy się spodziewać. W podobnej sprawie zwrócił się ostatnio do mnie Czytelnik, który wykonał kolektor słoneczny domowym sposobem tak, jak opisywałem to na tym filmie.

Panie Krzysztofie podłączyłem już kolektor zrobiony przez siebie na bazie pana filmu: 4 rurki przykryte wytłoczoną blachą aluminiową oczywiście pomalowaną na czarno, Kolektor ma wymiary starego okna jakie akurat miałem tj 130×60.

Hydraulik podłączył go do płaszcza grzejnego do bojlera 120 L. co prawda prawdziwych upałów jeszcze nie było ale rura na dość dobrym słońcu była tylko ciepła, a woda w domu raczej letnia.

Cyrkulacja zachodzi bo cała rura jest ciepła, . bojler jest wyżej usytuowany niż kolektor. Według mnie kolektor jest zbyt mały czy myśli pan że powienienem zrobić jeszcze jeden taki sam. (mam jeszcze jedno okno) Czy raczej należy się nastawić na jeszcze 2 kolektory.

Skoro woda w bojerze miała początkowo ok 20 stopni a on podgrzał ją do 34 czyli o 14 stopni to czy kolejny podgrzeje ją o kolejne 14 stopni? Co pan myśli?

Bez zobaczenia układu trochę trudno mi zgadywać, ale postaram się w tym wpisie omówić wszystkie czynniki, które mają wpływ na wydajność kolektora słonecznego domowej roboty. Jestem przekonany, że przyda się to Czytelnikom bloga, ale także i posiadaczom mojej książki, w której nieco szerzej, niż na filmach, omawiam zagadnienie budowy, podłączenia i eksploatacji takiego kolektora „zrób to sam” (ang. DIY — do it yourself). Odnośnik do miejsca, gdzie można ją kupić i okładka — poniżej.

Zacznijmy od tego, że kolektor domowej roboty ma gorszą wydajność od kolektora, który można kupić w sklepie. Nie ma się co okłamywać, że będzie inaczej, bo nie będzie. Kolektor zrobiony w fabryce ma lepszą warstwę absorbującą ciepło, lepiej to ciepło przekazuje do czynnika grzewczego, prawdopodobnie także traci nieco mniej ciepła przez obudowę (chyba, że ten domowej roboty będzie naprawdę mocno zaizolowany — o co w sumie przecież nietrudno).

I w tym doszukiwałbym się podstawowego problemu — w zbyt małej wydajności kolektora. On może nie być w stanie wyprodukować 120 litrów gorącej wody w ciągu jednego dnia. Tym bardziej, że im wyższa temperatura wody, tym mniejsza wydajność kolektora.

Czemu tak? – zapytacie… Ano odpowiedź jest bardzo prosta. Im wyższa temperatura wody w kolektorze, tym większe straty ciepła przez szybę, obudowę, itd. A im większe straty ciepła, tym mniej energii do wody kolektor dostarcza.

A zatem — należy optymalizować pracę kolektora „zrób to sam” w taki sposób, by dawał jak najwięcej wody relatywnie chłodnej, zamiast dawać niewielkie ilości jak najcieplejszej. Gdy spojrzymy na temperaturę wody w zasobniku wyjdzie prawie na to samo, ale patrząc na to, jak szybko woda płynie przez kolektor — lepiej, by płynęła szybciej i podgrzewała się mniej, niż odwrotnie.

Optymalnym sposobem podłączenia takiego kolektora byłoby podłączenie go do drugiego zasobnika wody, z którego uzupełniana byłaby woda w głównym zasobniku. Byłaby ona tutaj wstępnie podgrzewana, a w głównym zasobniku grzałka dogrzewałaby ją do odpowiedniej temperatury.

Jeśli takie rozwiązanie nie jest możliwe (bo nie ma miejsca na drugi zbiornik w kotłowni), można wodę wprowadzić od razu do głównego zasobnika, albo grzać go przez wężownicę lub płaszcz (jak zrobił to Czytelnik). Wtedy też grzałka będzie włączać się dopiero wtedy, gdy temperatura wody będzie poniżej żądanej — i zużyje prądu mniej, bo będzie musiała mniej się napracować, niż gdyby kolektora nie było. Na tym polega oszczędność z jego zastosowania.

Czy wystarczy drugi taki kolektor, czy potrzebne będą dwa, trudno mi oceniać. Pojemność samego zasobnika ciepłej wody to jedno, ale równie istotne jest jej dzienne zużycie przez rodzinę. Nie można jednak powiedzieć tak wprost, że jeśli jeden podgrzał o 14 stopni, to dwa podgrzeją o 28 — bo na drugim strata ciepła będzie większa, a więc przyrost temperatury może być np. rzędu 12 stopni.

Pewien problem widzę też w tym, że występują straty ciepła na rurce, którą ciepła woda jest przesyłana do zasobnika. Tego należałoby uniknąć, bo się może okazać, że np. 1/3 albo nawet 1/2 ciepła tracimy (zwłaszcza w wietrzne dni) na drodze między kolektorem, a zasobnikiem ciepłej wody i z powrotem. Tak, z powrotem też, przecież woda wracająca do kolektora prawdopodobnie będzie cieplejsza od temperatury otoczenia.

Mimo wszystko, ja bym pewnie zrobił jeszcze drugi taki kolektor, skoro materiały (okno) są pod ręką.

Jeden komentarz do wpisu “Co zrobić, gdy wydajność kolektora DIY jest za mała?

  1. Darek says:

    Trochę malo danych podał czytelnik, ale i tak sporo da się ustalić. Powierzchnia wynosi niecałe 0.8 m2, czyli mikroskopijna. Woda w 120l bojlerze została podgrzana o 14 stopni. Zakładając, że cały ogrzał się równomiernie to kolektor w ciągu dnia wytworzył 120*1.2*14=2000Wh=2kWh. Oznacza to uzysk w okolicy 2.5 kWh z m2. Kolektor ustawiony „na sztywno” pracuje mniej więcej od 9-tej do 17-tej, czyli 8h. A więc w/w kolektor miał w przybliżemiu średnią moc 2500/8=312 W. Typowe promieniowanie docierające do kolektora wynosi średnio 800 W/m2 czyli sprawność kolektora to 39%, bardzo dobry wynik jak na amatorska konstrukcję. Oczywiście to pobieżne obliczenia, bo woda w bojlerze nie ogrzewa się równomiernie, a miejsce pomiaru temp. mocno wplywa na obliczenia. Gdy mierzy się ją u góry obliczenia jak w/w dają zawyżone wyniki, a jak na dole zaniżone. Na forum elektrody załozyłem watek o teorii dot. kolektorów slonecznych gdzie na wstępie podalem jak różne błędy konstrukcyjne przekładają się na pracę kolektora i jego osiągi. Odsyłam tam głównie osoby obeznane z fizyką. A odpowiedź nt. kolejnych kolektorów jest oczywista – jeżeli jeden ogrzewa o 14 stopni, to dwa nie ogrzeją o 28 stopni. Po prostu im wyższa temp. pracy kolektora tym większe straty ciepła na kolektorze oraz silniejsza emisja podczerwieni. Ten drugi jest szczególnie dotkliwy w amatorskich konstrukcjach, bo w fabrycznych wsp. emisji na poziomie np. 0.1 ogranicza ją do 10%, podczas gdy czarna farba to np 0.9 (straty 90%). Rzeczywiste straty mocno zależą od szyby, w praktyce może to być 30%, ale to ciągle kilka razy więcej niż w kolektorach fabrycznych. Ogólna zasada jest taka, że im wyższa temp. pracy kolektora tym niższa sprawność – to dotyczy także najbardziej „wypasionych” rurowych.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *