Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Budowa i działanie powietrznego kolektora słonecznego w warunkach klimatycznych Polski

Construction and operation of an air solar collector in the climatic conditions of Poland
Roczne wartości promieniowania całkowitego w Polsce
Roczne wartości promieniowania całkowitego w Polsce
Fot. Redakcja RI

Powietrzne kolektory słoneczne są tanie w budowie oraz eksploatacji i mogą być wykorzystywane do ogrzewania, osuszania, wentylacji, a także podgrzewania wody użytkowej. Wykorzystanie promieniowania słonecznego do produkcji ciepła nabiera znaczenia w kontekście ograniczania emisji spalin z paliw kopalnych. Powietrzne kolektory słoneczne nie mają tak szerokiego zastosowania, jak instalacje PV, niemniej mogą wnosić sporo energii do niewielkich obiektów, zwłaszcza tych z odpowiednio dużą powierzchnią zewnętrzną wyeksponowaną na promieniowanie słoneczne – jak domy jednorodzinne.

Możliwości wykorzystania energii promieniowania słonecznego do wytworzenia energii cieplnej są wciąż aktualnym zagadnieniem, ponieważ zasoby paliw kopalnianych wyczerpują się [1, 2] i dążymy do ograniczenia ich wykorzystania z uwagi na emisję spalin powodującą zmiany klimatyczne. Kwestia ta jest szczególnie aktualna i ważna w przypadku niewielkich obiektów o powierzchni zewnętrznej, na którą pada energia słoneczna całkowicie wystarczająca na ich potrzeby energetyczne – domów jednorodzinnych. Powietrzne kolektory słoneczne są tanie w budowie i eksploatacji, mogą być wykorzystywane do ogrzewania, osuszania, wentylacji i podgrzewania ciepłej wody. Na podstawie badań wprowadzane są nowe rozwiązania w ich budowie.

Prowadzone są analizy numeryczne [15] i modelowanie z wykorzystaniem funkcji Greena [16] do badań w zakresie przepływu, wymiany ciepła i konstrukcji kolektorów płaskich. Obecnie analizie poddaje się kolektory z płytami pochłaniającymi ciepło [17] lub z absorberem składającym się z pojemników wypełnionych materiałem podlegającym przemianie fazowej [18]. Celem tych badań jest zapewnienie jak najwyższej sprawności wymiany ciepła i minimalizacja kosztów budowy kolektorów powietrznych. W artykule przedstawiono wyniki badań po­wietrznego kolektora słonecznego zbudowanego przez autorkę we własnym zakresie podczas stażu praktycznego w przedsiębiorstwie.

Czytaj też: Dofinansowanie OZE dla inwestorów indywidualnych >>

Istota konwersji promieniowania słonecznego w warunkach Polski

Słońce jest podstawowym źródłem energii docierającej do Ziemi. Moc przez nie wypromieniowywaną można określić z prawa Stefana–Boltzmanna. Prawo to [6] określa całkowitą moc wypromieniowywaną przez ciało doskonale czarne w danej temperaturze:

(1)

gdzie:

Φ – strumień energii wypromieniowywany z jednostki powierzchni ciała, W/m2;

σ – stała Stefana–Boltzmanna;

T – temperatura w skali Kelvina.

Promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez Słońce ma szerokie spektrum długości fali, od ok. 0,2 do 2,5 µm, i w zależności od tej długości niesie w sobie zróżnicowaną ilość energii. Natężenie promieniowania dla ciała doskonale czarnego w zależności od częstotliwości fali określa prawo Plancka [4] i można je wyrazić wzorem:

 (2)

gdzie: 

I(f) – radiancja spektralna (natężenie promieniowania na zadaną jednostkę częstotliwości);

h – stała Plancka, równa 6,626 · 10–34, J · s;

T – temperatura bezwzględna (w skali Kelvina) ciała doskonale czarnego;

c – prędkość światła (w próżni);

k – stała Boltzmanna;

f – częstotliwość promieniowania (dla której liczymy natężenie).

Zależność natężenia promieniowania od długości fali dla ciała doskonale czarnego określić można przez tzw. rozkład Plancka. Dla promieniowania słonecznego wykres zależności natężenia promieniowania od długości fali pokazano na rys. 1.

Rys. 1. Rozkład natężenia promieniowania słonecznego w zależności od długości fali [5]
Rys. 1. Rozkład natężenia promieniowania słonecznego w zależności od długości fali [5]

Literatura

  1. Smolec Włodzimierz, Fototermiczna konwersja energii słonecznej, PWN, Warszawa 2000.
  2. Timilsina Govinda R., Kurdgelashvili Lado, Narbel Patrick A., A review of solar energy; Markets, economics and policies, World Bank Policy Research Working Paper No. 5845, „Soc. Sci. Res. Netw.”, 2011.
  3. Maier Marcus, GetSolar software, version 10.1.1. 21.12.2009.
  4. https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Plancka.
  5. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ 4/4c/Solar_Spectrum.png.
  6. https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Stefana-Boltzmanna.
  7. http://www.instsani.pl/401/zasoby-energii-slonecznej.
  8. https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_(solar_energy).
  9. https://www.newport.com/t/introduction-to-solar-radiation.
  10. http://www.galileaenergy.com/kolektory-powietrzne-systemy-solar-venti.php.
  11. www.energosol.pl/energia_slonca.html.
  12. Fieducik Jolanta, Godlewski Jan, Analiza możliwości wykorzystania słonecznych kolektorów powietrznych do ogrzewania domów jednorodzinnych oraz podgrzewania wody, „Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury”, 2014, 61 (3/II), s. 133–142.
  13. Fieducik Jolanta, Godlewski Jan, The low energy house using an air solar collector – a case study, „Czasopismo Techniczne. Budownictwo”, 2014 (3-B), p. 99–105.
  14. Fieducik Jolanta, The use of solar radiation for generating heat in a solar air collector in northern Poland (2019, w druku).
  15. Tzu-Chen Hung, Tsung-Jie Huang, Duen-Sheng Lee, Chih-HungLin, Bau-Shei Pei, Zeng-YaoLi, Numerical analysis and experimental validation of heat transfer characteristic for flat-plate solar air collector, „Applied Thermal Engineering”, 111 (2017).
  16. Ali Grine, Radjouh Asma, Harmand Souad, Analytical modelling using Green’s functions of heat transfer in a flat solar air collector „Solar Energy”, 105 (2014).
  17. Shuhui Xu, Haiguang Dong, Heat transfer characteristics study on solar air collector of heat-absorbing plate with holes, „World Automation Congress Proceedings”, art. no. 6321398 (2012).
  18. Charvat Pavel, Pech Ondrej, Hejcik Jiri, Experimental investigations of the performance of a solar air collector with latent heat thermal storage integrated with the solar absorber, „EPJ Web of Conferences”, 45, art. no. 01127 (2013).
  19. http://www.praze.pl/UserFiles/Image/zdjecia%20do%20OZE/polska.jpg.
  20. Neupauer Krzysztof, Magiera Janusz, Analiza sprawności kolektorów słonecznych różnych typów, „Czasopismo Techniczne. Chemia” 1-Ch/2009, Zeszyt 4.

W artykule:

• Istota konwersji promieniowania słonecznego w warunkach Polski
• Powietrzne kolektory słoneczne – budowa i zasada działania
• Parametry badanego słonecznego kolektora powietrznego

streszczenie

W artykule przedstawiono propozycję zastosowania prostego w budowie i możliwie taniego powietrznego kolektora słonecznego. Kolektor ten wykorzystuje podczas działania promieniowanie słoneczne do ogrzewania i wentylacji budynku. Przeanalizowano sprawności kolektorów słonecznych różnego rodzaju. Przedstawiono średnie wartości napromieniowania słonecznego w warunkach Polski. Na podstawie badań powietrznego kolektora słonecznego na terenie kraju przedstawiono uzyskane wyniki. Ich analiza daje możliwości dalszego doskonalenia budowy i działania tych urządzeń.



abstract

The article presents a proposal of using a simple in construction and possibly cheap air solar collector. The solar collector during operation uses solar radiation to heat and ventilate the building. The efficiency of various types of solar collectors has been analyzed. The average values of solar radiation in the conditions of Poland have been presented. On the basis of the research on the air solar collector in Poland, the obtained results were presented. The analysis of the results gives the possibility of further improvement of the air collectors construction and operation in the climatic conditions of Poland.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[powietrzny kolektor słoneczny, promieniowanie słoneczne, sprawność kolektorów, badania na rzeczywistym obiekcie, powietrze, ograniczenie emisji spalin, kolektor słoneczny, ogrzewanie]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 130,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 240,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata edukacyjna - wersja papierowa + NOWOŚĆ: roczny dostęp do portalu - 90,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 98,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni), tylko w ramach promocji redakcyjnych.
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   04.11.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl