Flachkollektoren, durch Hottel und Whillier in den 1950er Jahren entwickelt wurden, sind die häufigste Form. Sie bestehen aus (1) einem dunklen Flach-Absorber von Sonnenenergie, (2) eine transparente Abdeckung, die Sonnenenergie zu durchlaufen, sondern können reduziert Wärmeverluste, (3) eine Wärme-Transport Fluid (Luft, Frostschutzmittel oder Wasser) zu Wärme von dem Absorber, und (4) eine wärmeisolierende Unterlage. Der Absorber besteht aus einem dünnen Absorberblech (von thermisch stabilen Polymeren, Aluminium, Stahl oder Kupfer, zu dem ein matt-schwarz oder selektive Beschichtung aufgebracht wird) oft durch ein Gitter oder Spule Fluidschlauch in einem isolierten Gehäuse mit einem Glas gebracht oder gesichert Abdeckung aus Polycarbonat. In Wasser Heizelemente, wird Fluid in der Regel durch das Rohr zirkuliert, um Wärme von dem Absorber zu übertragen mit einem isolierten Wassertank. Dies kann direkt oder über einen Wärmetauscher erreicht werden. Die meisten Luft-Wärme-Verarbeiter und einige Wasser-Wärme-Hersteller haben eine komplett überflutet Absorber bestehend aus zwei Blechen, die das Fluid zwischen. Da der Wärmeaustausch Fläche größer ist sie auch sein mögen marginal effizienter als herkömmliche Stoßdämpfer. [1]
Sonnenlicht gelangt durch die Verglasung und trifft auf die Absorber-Teller, die aufheizt, wechselnde Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Die Wärme wird Flüssigkeit, die durch Rohre, die an dem Absorber-Platte übertragen. Absorberplatten werden gemeinhin mit "selektive Beschichtungen", die absorbieren und speichern die Wärme besser als herkömmliche schwarz lackiert. Stoßdämpfer Platten sind üblicherweise aus Metall-typischerweise Kupfer oder Aluminium, weil das Metall ein guter Wärmeleiter ist. Gemacht Kupfer ist zwar teurer, aber ist ein besserer Leiter und weniger anfällig für Korrosion als Aluminium. An Standorten mit durchschnittlich zur Verfügung stehende Solarenergie, sind Flachkollektoren Größe etwa ein halbes bis ein Quadratmeter pro Gallone eintägigen die Warmwasser Einsatz.
Es gibt eine Reihe von Absorber Rohrstrecke:
Harfe - traditionelles Design mit unten Rohr Tragegurte und Top-Sammelleitung, verwendet in geringem Druck Thermosiphon und gepumpten Systemen
Serpentin - eine durchgehende S, die Temperatur aber nicht Gesamtenergie in variablem Durchfluss-Systeme, in kompakten solaren Warmwasserbereitung nur Systeme (keine Raumheizung Rolle) verwendet maximiert
vollständig überflutet Absorber bestehend aus zwei Lagen von Metall geprägt, um eine Zirkulation Zone zu produzieren.
Grenzschicht Absorber-Sammler, bestehend aus mehreren Schichten von transparenten und opaken Platten, die Absorption ermöglichen in einer Grenzschicht. Weil die Sonnenenergie in der Grenzschicht absorbiert wird, kann die Wärme Umwandlung effizienter sein als für Sammler, wo aufgenommene Wärme durch ein Material durchgeführt wird, bevor die Hitze in einer zirkulierenden Flüssigkeit angesammelt hat. [Bearbeiten]
Als Alternative zu Metall-Sammler werden neue Polymer-Flachkollektoren nun auch in Europa produziert. Diese können vollständig Polymer sein, oder sie können Metallplatten vor der Gefrier-Toleranz Wasserkanäle aus Silikonkautschuk umfassen. Polymere, flexibel und daher Frost-tolerant, sind in der Lage, reines Wasser anstelle von Frostschutzmittel enthalten, so dass sie direkt in bestehende Wassertanks statt zu müssen Wärmetauscher, die Effizienz zu senken nutzen ausgelotet werden. Durch den Verzicht auf einen Wärmetauscher in diesen ebenen Platten, Temperaturen brauchen nicht ganz so hoch für die Kreislauf-System auf, so dass eine solche direkte Zirkulation Panels umgeschaltet werden, ob Polymer oder auf andere Weise effizienter sein kann, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen.
Einige frühe selektiv beschichteten Polymer-Kollektoren vor Überhitzung litt, als isoliert, als Stagnation Temperaturen den Schmelzpunkt des Polymers überschreiten kann. [2] [3] Zum Beispiel der Schmelzpunkt von Polypropylen ist 160 ° C (320 ° F), während die Stagnation Temperatur von isolierten thermischen Kollektoren kann um 180 ° C nicht überschreiten (356 ° F), wenn Bekämpfungsstrategien nicht verwendet werden. Aus diesem Grund Polypropylen wird nicht oft in glasierten selektiv beschichteten Kollektoren verwendet. Zunehmend Polymere, wie Silicone über hohe Temperaturen (die bei über 250 ° C schmelzen (482 ° F)) verwendet werden. Einige nicht Polypropylen-Polymer Basis verglaste Sonnenkollektoren sind mattschwarz beschichtet, anstatt selektiv beschichtet, um die Stagnation Temperatur auf 150 zu reduzieren ° C (302 ° F) oder weniger.
In Bereichen, in denen das Einfrieren ist eine Möglichkeit, kann Gefrier-Toleranz (die Fähigkeit, wiederholt auftauen ohne Rissbildung) durch die Verwendung von flexiblen Polymeren verschickt werden. Silikon-Kautschuk-Rohre wurden zu diesem Zweck in Großbritannien seit 1999 verwendet. Herkömmliche Metall-Sammler sind anfällig für Schäden durch Einfrieren, so dass, wenn sie Wasser gefüllt sind sie sorgfältig ausgelotet werden, damit sie ganz nach unten abtropfen unter Ausnutzung der Schwerkraft vor dem Einfrieren zu erwarten ist, so dass sie nicht zu knacken. Viele Metall Kollektoren als Teil eines geschlossenen Wärmetauscher installiert. Anstatt das Trinkwasser fließt direkt durch die Kollektoren wird eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, wie Propylenglykol (die in der Lebensmittelindustrie verwendet) als Wärmeaustauschfluid zur Frostschäden auf eine örtlich festgelegte Temperatur zu schützen Risiko dies hängt von dem Anteil von Propylenglykol in der Mischung. Der Einsatz von Glykol senkt die Wasseroberfläche Wärme Tragfähigkeit marginal, während die Zugabe von einem zusätzlichen Wärmetauscher kann die Systemleistung bei schlechten Lichtverhältnissen zu senken.
Ein Pool oder unglasiert Sammler ist eine einfache Form der Flachkollektor ohne einer transparenten Abdeckung. Typischerweise Polypropylen oder EPDM-Kautschuk oder Silikonkautschuk wird als Absorber verwendet. Wird für Poolheizung kann es ganz gut, wenn der gewünschte Ausgang Temperatur nahe der Umgebungstemperatur (dh, wenn es draußen warm ist) ist zu arbeiten. Da die Umgebungstemperatur kühler wird, werden diese Kollektoren weniger effektiv.
Die meisten Flachkollektoren haben eine Lebenserwartung von über 25 Jahren.
Anwendungen: Die hauptsächliche Verwendung dieser Technologie ist in Wohngebäuden, wo die Nachfrage nach heißem Wasser hat einen großen Einfluss auf die Energiekosten. Dies bedeutet im Allgemeinen eine Situation mit einer großen Familie, oder eine Situation, in der die Warmwasserbedarf übermäßig ist aufgrund der häufigen Wäschewaschen. Kommerzielle Anwendungen sind Wäschereien, Autowaschanlagen, militärische Wäscherei und gastronomische Einrichtungen. Die Technologie kann auch für die Raumheizung genutzt werden, wenn das Bauwerk Off-Grid oder entfernt, wenn das Stromnetz unterliegt häufigen Stromausfällen. Solar-Warmwasseranlagen sind am ehesten kosteneffektiv sein für Anlagen mit Warmwasserbereitung, die teuer zu bedienen sind, oder mit Operationen wie Wäschereien oder Küchen, die erfordern große Mengen an heißem Wasser.
unglasierte Flüssigkeit Kollektoren werden üblicherweise verwendet, um Wasser für Schwimmbäder beheizen. Da diese Sammler nicht hohen Temperaturen standhalten müssen, können sie weniger teure Materialien wie Kunststoff oder Gummi. Darüber hinaus benötigen keine Frost-Proofing, weil Schwimmbäder in der Regel nur bei warmem Wetter genutzt oder kann einfach abgelassen werden bei kaltem Wetter.
Während die meisten Solarkollektoren sind kostengünstig in sonniger, gemäßigten Gebieten, können sie kostengünstig praktisch überall im Land werden, so sollte erwogen werden.
