Splošne informacije
Usmeritev in nagib sprejemnikov sončne energije
Učinkovitost SSE je odvisna od nagiba ploskve na katero pada sončno sevanje, od usmerjenosti glede na strani neba in od letnega časa. Najučinkovitejše je delovanje SSE, ko sončni žarki nanj padajo pravokotno. Glede na stalno spreminjanje vpadnega kota je potrebno izbrati optimalen nagib. Izbrali naj bi ga tako, da dosežemo največji izkoristek ravno v času največje porabe. Za našo zemljepisno širino znaša med 30° in 60°.
Vpadni kot sončnega sevanja ob različnih letnih časih
Pomembni pojmi
Za učinkovito uporabo SSE naravnamo tako, da je sončna 'žetev' kar največja. Pri tem sta poleg vpadnega kota sončnih žarkov pomembna tudi azimut in nagib SSE. Azimut a nam pove za koliko stopinj je SSE ali sončni modul odklonjen od smeri jug (0 stopinj). Usmerjenost na vzhod označimo z -90°, na zahod pa s +90°. Naklonski kot b pomeni odklon od horizontale.
Višina sonca h je kot med sončnimi žarki in horizontalo in se spreminja glede na letni čas, odvisna pa je tudi od zemljepisne širine.
Azimut a in naklonski kot b
Energijski tok pri SSE
Sončni žarki vpadejo na prozoren pokrov sprejemnika. Del žarkov se odbije od pokrova, del pa od absorberja in sprejemnik preko pokrova zapusti. Del sevanja, ki ga je absorber sprejel (kratkovalovno sevanje) se pretvori v toploto. Deloma se to sevanje odda v obliki dolgovalovnega sevanja. Dodatne toplotne izgube nastanejo zaradi zračnih tokov v sprejemniku (konvekcija) in na hrbtni strani absorberja, zato je potrebno sprejemnik na hrbtni strani in ob straneh dobro toplotno zaščititi.
Energijski tokovi pri ploščatem SSE
Vrste SSE in njihova uporaba
Delovanje in uporaba sistemov z naravnim obtokom
Izbira sistema z naravnim (gravitacijski oz. termosifonski sistem, osnovni princip konvekcija) ali prisilnim obtokom je v največji meri pogojena z zemljepisno lego. V krajih z veliko sonca, predvsem to velja za južne dežele, kjer ni nevarnosti zamrznitve, so naprave z naravnim obtokom (manjši stroški) zelo uporabne. Slika prikazuje eno- in dvokrožni termosifonski sistem.
Eno- in dvokrožni sistem z naravnim obtokom
Pri enokrožnem sistemu je potrebno paziti, da ga izpraznimo v primeru nevarnosti zaledenitve. Pri dvokrožnem sistemu za varnost skrbi sredstvo proti zamrzovanju v primarni zanki. Slabost predstavlja potrebna uporaba dodatnega prenosnika toplote.
Pri sistemu z naravnim obtokom medij (voda) kroži zaradi razlike v gostoti: segrevanje medija zmanjša njegovo gostoto, kar povzroči njegovo dviganje. Istočasno doteka hladnejši medij, ki se ponovno segreva v SSE – krogotok se sklene in cikel ponovno začne. Hranilnik toplote ali prenosnik toplote morata zato vedno ležati na najvišjem mestu v sistemu, saj s tem dosežemo optimalen prenos toplote. Slika prikazuje primer SSE z naravnim obtokom.
Primer sistema z naravnim obtokom
Prednosti:
• manjši investicijski stroški
• enostavna montaža
• možna samogradnja
• sistem ne potrebuje električne energije
• ni stroškov vzdrževanja
• pri skladiščenju potrebno malo prostora
• neproblematična popolna izpraznitev SSE
Slabosti:
• potrebna je večja statična nosilnost strešne konstrukcije oz. najvišjega nadstropja zaradi hranilnika toplote
• hranilnik toplote mora biti postavljen nad SSE (potreben prostor)
• termično je sistem počasnejši
• kratkovalovno sevanje skorajda ni izrabljeno
Delovanje in uporaba sistemov s prisilnim obtokom
Sistemi s prisilnim obtokom imajo, za razliko od sistemov z naravnim kroženjem, vgrajeno črpalko, s katero medij prečrpavamo. Potrebna je, ker se sprejemnik sončne energije največkrat nahaja na najvišji točki naprave, hranilnik toplote pa v kotlovnici, ki je običajno v pritličju ali kleti stavbe. Kroženje medija zaradi razlike v gostoti tako ni več možno in je torej za to potrebno uporabiti črpalko.
• Izkoristek sistema s prisilnim obtokom je za naše zemljepisne dolžine precej večji kot pri sistemu z naravnim kroženjem.
• V večini primerov ni prostora za namestitev hranilnika toplote višje od SSE.
• V hranilnik toplote je povezano dodatno gretje ali pa hranilnik toplote predstavlja osrednji element celotnega ogrevalnega sistema, zaradi česar naj bi bil celoten sistem v enem prostoru.
Najpomembnejši deli sistema za pripravo tople vode s SSE
Spodnja slika prikazuje primer naprave in njene sestavne dele. Gre za pripravo sanitarne tople vode z dodatnim ogrevanjem s kotlom.
Naprava SSE in njeni sestavni deli
Vir: Wagner Seher