Saulės kolektorių sistemos Lietuvos klimatui

Šiandien pagal saulės energijos vartojimą pasaulyje pirmauja Kinija ir lenkia Europos sąjungos šalis, Turkiją, Japoniją bei Izraelį.
Naudojant atsinaujinančią energiją iš saulės galima sumažinti anglies dioksido išmetimą į aplinką, dėl ko oras miestuose tampa švaresniu. Patikima technologija užtikrina jos funkcionavimą bet kurioje pasaulio šalyje, turinčioje tiek daugiau tiek mažiau saulėtų dienų.
Apie 10 milijonų europiečių naudoja saulės energiją namams šildyti arba kitiems tikslams. 90 proc. iš jų sudaro mažesni namų ūkiai. Šie skaičiai kasdien vis auga. O kuo daugiau žmonių naudojasi šiais inovatoriškais sprendimais, tuo labiau mažėja šių įrengimų instaliavimo kainos. Pvz., Austrijoje šiuo metu vienam šeimos namui tenka 15 proc. visos šalyje sunaudojamas saulės energijos suvartojimo. Per 15 m. tai leis sukurti apie pusę milijono darbo vietų Europoje.Šildymo sistema naudojanti saulės energiją tai šildymas, kurio eksploatavimo išlaidos yra mažos, bet tai švarus oras, tylus darbas, nekenksminga aplinkai ir kelia nekilnojamojo turto vertę.
Priežiūros kaštai yra labai maži, o energijos šaltinis nekainuoja nieko. Tai energija, kurios nereikia papildyti perkant. Šios sistemos atsiperkamumą keičia ir nuolat besikeičiančios energijos šaltinių, kaip elektra, dujos, malkos kainos. Kuo labiau jie brangsta, tuo labiau atsiperka saulės energijos naudojimas. Tuo labiau, kad saulės sistema yra ilgaamžė.
Saulės sistema tai technologija, kuri konvertuoja saulės šviesą į atsinaujinantį energijos šaltinį naudojama patalpų ar baseinų šildymui, karšto vandens ruošimui.
Saulės sistema rūpinasi ir papildo šiluminę energiją. Saulės kolektoriai - vienas pagrindinių saulės sistemos komponentų. Jo pagrindinė užduotis yra sugerti saulės spindulius ir perduoti saulės energiją energijos nešėjui. Saulės šilumą galima naudotis karšto vandens gamybai arba namų šildymui ir karšto vandens gamybai.

Kitas svarbus saulės sistemos komponentas - valdiklis, kuris valdo cirkuliacinį siurblį stumiantį vandenį į akumuliacinę talpą. Valdiklis valdo visą šildymo sistemą, jis nusprendžia, kada ir, kurį siurblį įjungti.

Žiemos metu patogu saulės sistemą kombinuoti su kitais energijos šaltiniais, ir saulės sistemą, šaltuoju metų laiku naudoti tik kaip papildomą energijos šaltinį.

Kaip veikia saulės sistemos

Saulės sistemos paskirtis - kolektoriai sugeria saulės spindulius ir konvertuoja į šilumą. Iš kolektorių šiluma iškeliauja atitinkamo skysčio pagalba. Kolektoriuose cirkuliuoja skystis, kurį sušildo saulės spinduliai. Toliau šiluma tiesiogiai arba per šilumokaitį perduodama į šildymo sitemą. Didžiausias sunkumas - išsaugoti perteklinę šilumą sukauptą šiltuoju metų laiku žiemos sezonui, kada šilumos poreikis yra didžiausias. Tai galima padaryti įrengus labai gerai izoliuotą energijos saugyklą (tam tiktų rūsyje įrengta didelė vandens talpykla, kurią per vasarą įmanoma prišildyti tiek, kad užtektų energijos šildyti namus visą žiemą).
Saulės kolektoriai būna vakuminiai kolektoriai (heat-pipe arba U-pipe), plokštės, koncentruotos saulės energijos ir oro. Yra saulės kolektoriai skirti šildyti specialiai baseinui.

VAKUMINIAI KOLEKTORIAI

Vakuminį kolektorių sudaro tam tikras skaičius vakuminių vamzdžių. Vakuminis vamzdis pagamintas termoso principu: dvigubos stiklos sienelės, kurias vieną nuo kitos skiria vakumas, kaip izoliacinė medžiaga. Išorinis stiklo sluoksnis yra permatomas ir pats nešyla. Oras įkaista vidiniame vamzdyje. Taip surenkama saulės energija.

Saulės šilumą sugeria vakuminis vamzdis. Kiekviename vakuminiame vamzdyje įmontuotas varinis vamzdelis pripildytas glikolio tirpalu. Šio vamzdelio galiukas maždaug 5 cm lieka išlindęs iš vakuminio vamzdžio, kad būtų galima vakuminį vamzdį prijungti prie kolektoriaus, į kurį montuojasi 18 tokių vakuminių vamzdžių. Varinio vamzdelio šyla tik galiukas, kuris jungiasi į kolektoriuje įmontuotą dar vieną glikoliu užpildytą (galima ir vandeniu užpildyti, bet žiemą jis užšaltų) vamzdį. Juo surinkta šiluma perduodama į talpyklą. 

Lyginant su plokčiaisiais kolektoriais, vakuminiai efektyviau konvertuoja saulės spindulius į šilumos energiją. Šiuolaikiniai vakuminiai kolektoriai yra ovalūs, kas leidžia didesniu plotu rinkti saulės spindulius, be to jų kolektorių paviršius gerai atspindi saulės spindulius, kad pats vamzdžiai nekaistų. Saulės sistemos efektyvumas priklauso nuo kolektoriaus izoliacijos. Geriausias izoliacines savybes turi būtent vakuminis kolektorius. Tuo labiau, kad vakuminio kolektoriaus išorė neįkaista, taigi ir neapšerkšnija žiemos metu, kas labai svarbu šiaurės šalyse.

Vakuminiai kolektoriai - Heat pipe

Sandara:
1. Vakuminis stiklinis vamzdelis
2. Varinis vamzdelis
3. Saulės energija sugeriama variniame vamzdelyje
4. Isoliuojantis vakumas
5. Karštas garas pakyla variniu vamzdeliu į viršų. Atšalęs oras kondensuojasi ir grįžta į varinio vamzdelio apačią, kur vėl sušilęs kyla į viršų.
6. Sandarus kamštis.

Varinis vamzdelis su skysčiu įsimontuoja į vakuminį vamzdį. Varinio vamzdelio galiukas įtaisytas į šilumokaitį. Kai temperatūra pakyla vakuminis vamzdis išgarina varinio vamzdelio skystį, ir garai pakyla iki šilumokaičio. Ten atvėsta, kondensuojasi ir grįžta atgal į varinio vamzdelio apačią sušilti. Šilumokaitis montuojamas horizontaliai. Iš jo šiluma keliauja į akumuliacinę talpą.
Vakuminiai kolektoriai yra vieni efektyviausių saulės sistemų, jų efektyvumas siekia 85 proc.

Vakuminiai kolektoriai - U-pipe

Šiame vakuminių saulės kolektorių modelyje varinis vamzdelis yra U formos. Variniu vamzdžiu cirkuliuoja šilumos neįėjas (glikolo skystis), kuris atvėsina orą vakuminiame vamzdyje ir transportuoja šilumą į akumuliacinę talpą.


PLOKŠTIEJI SAULĖS KOLEKTORIAI

Plokčias saulės kolektorius sudarytas iš šilumą sugeriančios plokštės, kurios nugarėlėje įmontuoti vamzdžiai šilumos nešėjui (vandenui/glikolui). Visas šilumą sugeriantis paketas įmontuotas į gerai izoliuotą dėžę su stiklu viršutinėje dalyje. Šitas paketas montuojamas tiesiogiai ant stogo iš anksto paruoštų tvirtinimų. Plokščias saulės kolektorius sugeria visus saulės spindulius. Įšilęs stiklas išgarina rasą, sniegą ir šerkšną.