Stanowisko badawcze nadążnego kolektora parabolicznego z mineralnym złożem akumulacyjnym
Czy nie zastanawiałeś się nigdy nad tym, czy dałoby się przechować trochę letniego ciepła aż do zimy, tak, aby ogrzać nim dom podczas styczniowych mrozów? Właśnie taka instalacja testowana jest zaraz przed wejściem do naszego budynku. Dzięki pracy kolektora słonecznego połączonego z akumulatorem ciepła, próbujemy zmagazynować go tyle, aby nie trzeba było martwić się o ogrzewanie w zimie.
Jak to działa?
Głównym elementem instalacji badawczej jest nadążny słoneczny kolektor paraboliczny. Jego zasadniczą część stanowi część optyczna zbudowana z pasków luster, która skupia energię słoneczną i uzyskaną w ten sposób wiązkę światła kieruje na absorber próżniowy, gdzie następuje odbiór ciepła. Powierzchnia nagrzewnicy jest 33.3 razy mniejsza od powierzchni przyjmującej promienie słoneczne, co powoduje bardzo szybkie nagrzewanie medium roboczego. Kolektor dzięki systemowi nadążnemu porusza się za Słońcem. Zakres obrotu w płaszczyźnie poziomej wynosi 270º, a w pionowej 87º. Umożliwia to prostopadłe ustawienie do promieni słonecznych na przestrzeni całego roku.
Gorące medium robocze – powietrze, które w absorberze kolektora skupiającego osiągnie temperaturę nawet kilkuset stopni Celsjusza, jest kierowane do odpowiednio zaizolowanego złoża akumulacyjnego. Materiałem wypełniającym złoże jest tłuczeń granitowy, natomiast izolacje stanowi wełna mineralna.
A jak to dokładnie działa?
- promienie słoneczne padają na lustro paraboliczne ( lustro podąża za słońcem dzięki instalacji mechanicznej z czujnikami optycznym),
- promienie słoneczne odbijają się od lustra i zostają skupione na absorberze pokrytym na zewnątrz czarnym chromem. Absorber zbudowany jest z dwóch miedzianych rur, między którymi dochodzi do podgrzania przepływającego powietrza,
- powietrze wewnątrz absorbera zostaje podgrzane i przetransportowane za pomocą wentylatora do dolnej części złoża mineralnego ( tłuczeń granitowy),
- zaizolowane złoże mineralne jest podgrzewane gorącym powietrzem do temperatury kilkuset stopni Celsjusza,
- powietrze z górnej części złoża jest z powrotem do absorbera. .
Do czego służy?
Autorzy eksperymentu kilka ostatnich lat pracy poświęcili nowatorskiej koncepcji domu samowystarczalnego energetyczne, który mógłby pracować w warunkach klimatycznych Polski. System opiera się na współpracy słonecznego kolektora skupiającego z kamiennym złożem akumulacyjnym.
Badanie ma określić ile ciepła można zgromadzić w izolowanym złożu mineralnym o określonej wielkości, które później może być wykorzystanie do zaopatrzenia w ciepło domu. Do ogrzewania pomieszczeń w koncepcyjnym domu ma służyć powietrze kierowane bezpośrednio z kolektora lub ze złoża akumulacyjnego. Klimatyzacja w okresie letnim ma być możliwa dzięki zastosowaniu chłodziarki z napędem cieplnym, natomiast produkcja energii elektrycznej będzie odbywać się dzięki generatorowi ORC lub ogniwom Peltiera, zatem energia zakumulowana w złożu służyć będzie nie tylko samemu ogrzewaniu.
Nowatorska koncepcja domu oparta o akumulację ciepła w złożu mineralnym [1]
Możliwości badawcze instalacji
Stanowisko umożliwia testowanie słonecznych kolektorów nadążnych pod względem możliwości nagrzewania złoża akumulacyjnego w polskich warunkach klimatycznych. Prowadzimy również badania nad samym złożem. Interesujące są możliwości akumulacji ciepła ale także strona ekonomiczna całego przedsięwzięcia, w tym ceny samego surowca wypełnienia. Istotnym zagadnieniem podczas budowy okazał się dobór materiałów przyłączeniowych, które w przypadku kolektorów skupiających nie tylko muszą być ruchome ale także są narażone na znacznie wyższe temperatury niż w przypadku kolektorów płaskich.
Kto prowadzi badania?
dr hab. inż. Jacek Kasperski – Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów W-9/I-20, Politechnika Wrocławska,
mgr inż. Magdalena Nemś, Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów W-9/I-20, Politechnika Wrocławska,
Wyniki badań
Ideą przedsięwzięcia jest weryfikacja eksperymentalna wyników otrzymanych w skutek modelowania matematycznego. Dotychczasowe badania modelowe potwierdziły zasadność budowy koncepcyjnego systemu cieplnego.
Celem badania jest również sprawdzenie możliwości akumulacji ciepła słonecznego w złożu mineralnym w cyklu rocznym oraz określenie wielkości złoża niezbędnego do zaspokojenia potrzeb grzewczych mieszkańców domu z badanym systemem. Rezultatem eksperymentu będzie określenie optymalnych parametrów współpracy instalacji. Dowiemy się jakie kolektory najlepiej spełniają swoją rolę we współpracy ze złożem oraz dobierzemy odpowiednie moce kolektorów do wielkości złoża.
Dzięki doświadczeniu poznamy również problemy, których nie jesteśmy w stanie odkryć podczas badań w warunkach laboratoryjnych.
Sprzęt pomiarowy
Pyranometry – czujniki gęstości promieniowania słonecznego. Mierzą wartość promieniowania całkowitego oraz rozproszonego. Dzięki temu można obliczyć promieniowanie bezpośrednie docierające do kolektora słonecznego.
Czujniki temperatury – mierzą temperaturę w kilku miejscach badanego układu, zaznaczonych na schemacie ideowym.
Słownik
Skupiający kolektor słoneczny – urządzenie posiadające lustrzany układ optyczny skupiający bezpośrednie promieniowanie słoneczne na absorberze, przez który przepływa medium robocze.
Złoże akumulacyjne – zaizolowany wełną mineralną blaszany sześcian, wypełniony ażurowo ułożonym tłuczeniem granitowym.
[1] Nemś M., Kasperski J., Bać A., Panorama wariantów instalacji wysokotemperaturowego, słonecznego ogrzewania budynku. Instal (Warszawa). 2011, nr 10, s. 31-35.
6. Mit választana: Legyen olyan ember, akinek korai magömlése és kis pénisz, de úgy tűnik, hogy Apollo vagy friss szerető, de több mint közepes szempontból? (A férfiak számára) Mit választana: legyen szépség, de szörnyű az ágyban, Ferfi-patika legyen szeretője, amelyről mindenki álmodik, de több, mint közepes szempontból? (Nőknek)
