Съпоставка на работата между вакуум тръбни и плоски колектори за производство на битова гореща вода /БГВ/ и отопление

Christoph Trinkl*, Wilfried Zörner*, Claus Alt**, Christian Stadler**
* CENTRE OF EXCELLENCE FOR SOLAR ENGINEERING at
Ingolstadt University of Applied Sciences

    Центърът за слънчев инженеринг на Ingolstadt University изследва слънчеви системи за подпомагане на отоплителни системи в дву-фамилни къщи. Целта на този проект е демонстрация за оползотворяване на слънчевата енергия в реновирани фамилни къщи, както и техния потенциал за редуциране на вредните емисиите на СО2. Нещо повече - фокусът е съсредоточен върху оценката и съпоставяне на модерните вакуум тръбни с плоските колектори за производство на БГВ и помощ в отоплението. Сградата е типична двуфамилна къща, намираща се в баварската провинция  (фиг.1). Тя е била построена през 70-те и модернизирана в началото на 90-те години. Оранжерията е интегрирана в сградата. Постройката е с относително висок стандарт на топлинна изолация. Отоплителната система (котел на нафта, плоски колектори, подово отопление) беше модернизирана чрез интегриране на модерните вакуум тръбни колектори и стратифициран акумулиращ съд.

     Инсталираното измервателно оборудване в сградата осъществява мониторинг на термодинамичните процеси в компонентите на системата, най-вече производството на енергия от двата типа (плоски и вакуум тръбни колектори). Отделно е изследван акумулиращия съд за неговата стратификация.

Фигура 3 показва производството на плоските и вакуум тръбни колектори през зимата на 2004/05.

      Графично е отразена зависимостта между слънчевата инсолация, /радиация/, попадаща върху инсталираната полезна площ на плоските и вакуум тръбни колектори и производството на топлинна енергия от ефективната им, работеща в даден момент на деня площ. През целия период плоските колектори генерират повече енергия от ефективната им площ, въпреки тяхната по-малка номинална ефективност. Оценяването на двата типа колектори при работа в реални условия показва, че има голяма разлика в сравнение с тестовете в лаборатория. Това е важно за потребителите, защото полезната инсталирана площ на покрива е тази, която плаща собственика на сградата. Нещо повече: освен цената на слънчевите колектори, понякога площта на покрива често е ограничена, особено при системите за слънчево отопление, където е необходима по-голяма площ. Все пак, вакуум тръбните колектори реализират по-голямо производство през есента и пролетта, в сравнение с плоските колектори. Нормално е да се очаква, че ефективността на вакуум тръбните колектори, би нараснала в сравнение с плоските колектори, когато падне околната температура. Опитът обаче показва, че през зимния период, плоските колектори са на едно ниво с вакуум-тръбните, а през някои дни дори са по-ефективни. Това е изненадващо, особено спрямо теоретичните и лабораторни данни за ефективността на вакуум тръбните колектори.

Фигура 3: Инсолация, Произведена енергия и Външна дневна температура – есен, зима и пролет 2004/05

   Фигура 4 показва един типичен период през януари 2005. Слънчевата радиация е умерена, а околната температура е относително ниска (<0°C). На 28/29.01 работят единствено плоските колектори. На 30.01. съществуват перфектни условия за вакуум тръбните колектори: висока радиация и ниска околна температура. Но вакуум тръбните колектори работят за кратко само в късния следобед. Като сравнение, плоските колектори работят цял ден и осигуряват достатъчно топлина. Това показва, че вакуум тръбните колектори са покрити със скреж или сняг през деня, който се разтопява много бавно, заради тяхната много добра вакуумна  изолация от околната среда.

Фигура 4: Производство 2005

     Фигура 5 показва снимки на двата типа колектора, показвайки ги с покритие от сняг (ляво) и скреж (дясно). Снегът може лесно да се свлече надолу по гладкото стъкло на плоските колектори. От друга страна, снегът между стъклените вакуум тръби и отделните

колектори се задържа върху тях дори при голям наклон.

       Фигура 5: Колектори със Сняг (ляво) и Заскреженост (дясно) по време на зимния сезон /Горе – вакуум-тръбни колектори, Долу – плоски колектори/  

   Този проект е финансово обезпечен от Баварското Държавно Министерство на околната среда, институции в общественото здравеопазване и защита на потребителите.

     Извод - не е изгодно да се поставят вакуумно тръбни колектори с цена, по-висока повече от 10-15 %  в сравнение с панелни селективни колектори.
 

гр. София, ул. Хемус 9 ,  моб. тел. 0898963794, 0883358694