Solar Systems Slovakia s.r.o.

Slnečná energia je najčistejší a najnevyčerpateľnejší zdroj zo všetkých známych zdrojov energie. Slnečné žiarenie je žiara, svetlo, ktoré je produkované slnkom. Slnečné žiarenie obsahuje obrovské množstvo energie a je zodpovedné za takmer všetky prirodzené procesy na zemi. Energiu slnka, bolo až donedávna ťažko priamo využiť.

Slnečná energia môže byť rozdelená do dvoch kategórií:

- tepelná
- svetelná

Foto-voltaické články (PV) používajúce polovodič – kde princíp je založený na technológii premeny svetelnej energie priamo na elektrický prúd, ktorý môže byť používaný ihneď, alebo sa ukladá v batérii, pre neskoršie použitie. Nevýhoda PV panelov je ich vysoká cena a relatívne nízka účinnosť (len 13-15%). Na druhej strane solárny panel má priemernú účinnosť okolo 4-5 krát väčšiu ako PV, a preto je oveľa lacnejší v porovnaní s energiou, ktorú vyrobí.

Tepelná energia môže byť pasívne využitá na ohrev budov cez použitie rôznych stavebných materiálov a architektonického dizajnu, alebo použitá priamo na ohrev vody pre domáce použite. V mnohých regiónoch sú solárne ohrievače dnes častým doplnkom alebo alternatívou pre elektrickú alebo plynovú produkciu teplej vody.

Používanie solárnej či inej obnoviteľnej energie obmedzí závislosť na fosílnych palivách, ako zdroja pre výrobu energie, a tým aj zníži objem oxidu uhličitého a emisií vo vzduchu. Emisie oxidu uhličitého prispievajú ku globálnemu otepľovaniu, čo je v súčasnosti závažnou environmentálnou otázkou. Priemerná domácnosť môže znížiť emisie oxidu uhličitého až o 20% tým, že si nainštaluje systém solárnych kolektorov.

Plochý termálny slnečný kolektor sa používa už niekoľko desaťročí, ale len v relatívne malých počtoch, hlavne v západných krajinách. Vákuové trubice sú taktiež používané viac ako 20 rokov, ale spočiatku boli drahšie ako ploché kolektory, a preto si ich obvykle zvolili zákazníci, ktorí si vyžadovali vysokú účinnosť, alebo boli majetnejší.

V posledných rokoch sa výroba vákuových trubíc výrazne zvýšila, čo malo za následok zníženie výrobných a materiálových nákladov. Výsledok je, že vákuové trubice sú teraz cenovo podobné plochým kolektorom.

Vákuové trubice slúžia ako absorbér slnečnej energie. Pohlcujú slnečnú energiu meniac ju na teplo a ktorá je použitá na ohrev vody. Vákuové trubice sú už roky používané v Nemecku, Kanade, VB a inde. Existuje niekoľko typov Vákuových trubíc, ktoré sa používajú v solárnom priemysle. Kolektory SOLARUS používajú najpoužívanejšiu "zdvojenú sklenenú trubicu". Tento typ trubice je výhodný pre jeho spoľahlivosť, jednoduchú montáž a nízke výrobné náklady.

- špeciálny povrchový materiál
- vonkajšia trubica
- vnútorná trubica

Každá vákuová trubica pozostáva z dvoch sklenených trubíc vyrobených z extrémne silného bóro - silikátového skla. Vonkajšia trubica je prehľadná a umožňuje svetelným lúčom prenikať cez ňu s minimálnym odrazom. Vnútorná trubica je pokrytá špeciálnou vrstvou (Al N/Al) s vlastnosťami výborného pohlcovača slnečného žiarenia s minimálnymi odrazovými vlastnosťami. Konce dvoch trubíc sú spolu zatavené a vzduch obsiahnutý v priestore medzi dvomi vrstvami skla je vypumpovaný von. Priestor tvorí teda vákuum.

Tak prečo teda vákuum? Ako ste si určite všimli, pri použití termosky, dosiahnete výborný izolant vďaka vákuu. Toto je dôležité, pretože keď raz vákuová trubica pohltí žiarenie zo slnka a premení ho na teplo, je potrebné toto teplo uchovať. A v tomto nám pomáha vákuum. Izolačné vlastnosti sú také dobré, že ak je vo vnútri trubice teplota okolo 150 °C, vonkajšia trubica je chladná na dotyk. To znamená, že vákuové trubice môžu dobre pracovať dokonca aj v chladnom počasí, kým plochý tabuľový kolektor pracuje menej výkonne kvôli strate tepla.

K tomu, aby bolo udržané vákuum medzi dvomi sklenenými vrstvami, je použitý báriový „geter“ (podobne ako v televíznych trubiciach). Počas výroby týchto vákuových trubíc je „geter“ vystavený vysokým teplotám, ktoré zapríčiňujú, že dolná časť vákuových trubíc sa pokryje čistou vrstvou bária. Táto báriová vrstva aktívne pohlcuje CO, CO2, N2, O2, H2O a H2 plyny, ktoré vystupujú z trubice počas prevádzky, čo napomáha udržiavať v trubici vákuum. Táto báriová vrstva taktiež slúži ako indikátor stavu vákua. Strieborná báriová vrstva sa totiž mení na bielu, ak dôjde k strate vákua. To napomáha zisteniu, či trúbica je v dobrom a funkčnom stave. Viď obrázok:

„Geter“ je uložený na spodnej časti vákuovej trubice.


Ľavá trubica = existencia vákua
Pravá trubica = poškodená

Vákuové trubice sú usporiadané súbežne. Vo východo - západnej orientácii môžu trúbice využívať energiu slnka po celý rok.

Základné technické špecifikácie vákuových trubíc:

Princíp tepelnej operácie je v skutočnosti veľmi jednoduchý.

- prenos tepla
- solárna energia absorbovaná solárnou trubicou
- para vystupuje nahor a kondenzovaná tekutina sa vracia na dno
- teplo absorbované tepelnou medenou trúbkou

Štruktúra a princíp
Tepelná medená trúbka ma dutý priestor, podobný ako v solárnej trubici. V tomto prípade neslúži na izoláciu, ale pre zmenu stavu tekutiny vo vnútri. V tepelnej medenej trúbke je malé množstvo rafinovanej vody a niektoré špeciálne prísady. V nulovej nadmorskej výške voda vrie pri 100°C, ale pri väčšej nadmorskej výške bude teplota varu menšia ako 100°C. To je spôsobené rozdielnym tlakom vzduchu.

Vychádzajúc z tohto princípu, že bod varu vody sa znižuje so zmenšujúcim sa tlakom vzduchu. Vo vákuovej trubici môžeme dosiahnuť ten istý efekt. Voda v tepelných medených trúbkach použitá v slnečných kolektoroch má bod varu len 30°C. To znamená, že ak je tepelná medená trúbka ohriata nad 30° voda sa vyparuje. Táto para rýchlo stúpa k vrcholu tepelnej medenej trúbky prenášajúc teplo. Keďže teplo sa na vrchu trúbky (kondenzátora) stráca, para sa kondenzuje a mení sa opäť na vodu, pričom sa vracia na dno trúbky a proces sa opäť opakuje.

Pri izbovej teplote voda sa formuje do kvapky, podobne ako kvapka ortuti, ak ju vylejeme na plochý povrch. Keď sa zatrasie s tepelnou trúbkou, možno počuť zvuk kvapky, podobný hrkotaniu. Aj keď je to len voda, zvuk sa podobá hrkotaniu kúska ocele.

Princíp sa zdá byť jednoduchý: dutá medená trúbka s malým množstvom vody vo vnútri a vysatý vzduch. Ale aby sme dosiahli tento výsledok, je potrebných viac ako 20 výrobných procesov a striktné pravidlá kontroly.

Kontrola kvality
Kvalitu materiálu a čistota sú extrémne dôležité predpoklady na zhotovenie dobrej a kvalitnej tepelnej trúbky. Ak sa vyskytnú nejaké nečistoty v tepelnej trubici, prejaví sa to na jej účinku. Čistota medi samotnej musí byť taktiež veľmi vysoká, obsahujúc iba stopové množstvá kyslíka a iných prvkov. Ak meď obsahuje priveľa kyslíka alebo iných prvkov, tie sa budú vylučovať do vákua, vytvárajúc tak bublinu vzduchu na vrchu tepelnej trubice. Toto má za následok prenášanie najhorúcejšieho bodu trubice z vrchu (z konca kde je umiestnený kondenzátor) smerom dole. Dochádza tak k poškodeniu a zníženiu výkonu, preto je nutné používať len veľmi kvalitnú meď s veľkou čistotou.

Tepelné trúbky obyčajne používajú knôtový alebo vlásočnicový systém na presun kvapaliny, ale pre tepelné trúbky použité v solárnych kolektoroch SOLARUS tento systém nie je nutný, pretože vnútorný povrch medi je extrémne hladký a umožňuje tak dostatočné prúdenie tekutiny späť na dno trubice. Tepelné trúbky sa preto neinštalujú horizontálne.

Tepelné trúbky použité v kolektoroch pozostávajú z dvoch medených komponentov, tyče a kondenzátora. Kondenzátor je prispájkovaný k tyči. Kondenzátor ma oveľa väčší priemer než tyč a to kvôli zabezpečeniu väčšej plochy cez ktorú sa teplo prenáša na hlavu. Meď, ktorá je pri výrobe použitá, je bez pridania kyslíka, čo zaručí dlhú životnosť a výkon.

Každá tepelná trúbka je testovaná na prenos tepla a vystavená 250°C, aby sa schválilo jej použitie. Kvôli týmto testom sú medené tepelné trúbky relatívne krehké.

Ochrana pred zamrznutím
Aj napriek tomu, že tepelné trubice obsahujú vákuum a bod varu sa znížil na 25-30°C, bod mrznutia je stále rovnaký ako v nulovej nadmorskej výške, čiže 0°C. Preto tepelná trúbka je umiestnená vo vnútri vákuovej sklenenej trubice. Nočné teploty pod -20°C nespôsobia zamrznutie tepelnej trúbky. Voda použitá v tepelných trúbkach zamŕza pri nižších teplotách, ale tento proces je pod kontrolou a toto zamrznutie nespôsobí vydutie medenej trúbky.