Så fungerar en solfångare

Hur fungerar en solfångare? 

 

En solfångare tar emot solstrålar och omvandlar energin i solinstrålningen till värme. Värmen transporteras från solfångare med hjälp av ett lämpligt medium.

Genom solfångare cirkulerar vatten som värms upp av solen. Värmen överförs direkt eller via värmeväxlare till ett värmesystem. En svårighet är att spara värmeöverskottet från den varma delen av året till vintern, då behovet är som störst. Detta kan lösas genom lagring av värmeenergin i välisolerade värmemagasin eller genom att solfångarna arbetar mot tex. ett bergvärmehål.

Vad är skillnaden mellan solpaneler/solceller och solfångare?

-Solpaneler/solceller omvandlar solljus till el.

-Solfångare omvandlar solljus till värme.

Vad finns det för typer av solfångare?

-Vakuumsolfångare

-Koncentrerade solfångare

-Plana solfångare (vanligaste solfångaren).

 

Det finns även solfångare för pool samt så kallade heliostatanläggningar för produktion av el (termiskt solkraftverk).

Vakuumrörsolfångare

 

En vakuumrörsolfångare består av ett antal vakuumrör. Vakuumröret är uppbyggt på ungefär samma princip som en termosflaska, dvs ett dubbelmantlat glasrör med vakuum mellan som ger en bra isolering. Det yttre röret är transparent och det inre är själva absorbatorn. I centrum av det inre röret blir luften oerhört varm. Det är här man plockar ut energin.

 

Solstrålningen absorberas av vakuumrören. I varje vakuumrör finns det en sluten kopparrör fylld med glykollösning. Änden av kopparröret (cirka 5cm) sticker ut, detta sticks in i grenröret högst upp i kassetten.  Kassetten kan användas ihop med en solvärmetank med en värmeväxlare. Grenröret fylls med en glykollösning och värmen överförs till tanken

 

Jämfört med plana solfångare ger vakuumsolfångaren betydligt bättre utbyte, i synnerhet om solljuset är diffust eller om utetemperaturen är kall. Moderna vakuumsolfångare är rundstrålande, det vill säga att absorbatorn sitter runt om hela det inre röret, och är dessutom ofta placerade i kassetter med en reflekterande yta som även återstålar solljus som träffar ytan utanför själva röret till kollektorytan.

Areadefinitioner på vakuumrörsolfångare

 

Definitionen av aperturarea för vakuumrörsolfångare beror av om solfångaren har

en reflektor bakom rören eller inte. Då man kan tro att en solfångare
med reflektor är mindre effektiv än samma solfångare utan reflektor.

 

Utan reflektor

 Beräknas aperturarean på den innre rördiameter x antalet
rör (mellanrum mellan rör räknas inte med) detta medför en förhållandevis liten area och en
hög effekt per areaenhet. Ser man enbart till denna areauppgift kommer de flesta
vakuumrörsolfångare att uppfattas som betydligt mer yteffektiva än plana solfångare.

 

Energiutbytet per referensarea ger en uppfattning om hur effektiv en solfångares aktiva
absorbatoryta.

 

Vakuumrörsolfångare med
reflektor
Aapertur= B*La
(= reflektorns projicerade area)
Abygg =Bg*Lg

 

För en plan solfångare
är aperturarean enkelt uttryckt lika med den genomskinliga arean.

 


Det finns två typer av vakuumsolfångare

-U-rör

-Heat-Pipe

U-rör

Ett kopparrör går ner i vakuumröret och vänder i ett U. I kopparröret cirkulerar en värmebärare (glykolblandning) som kyler luften i vakuumröret och transporterar bort värmen till exempelvis en ackumulatortank.

Heat-Pipe

 En kopparpistong innehållande en vätska förs ner i vakuumröret. Toppen på pistongen förs in i en värmeväxlare. När värmen stiger i vakuumröret förångas vätskan i pistongen och stiger uppåt tills den når värmeväxlaren. Då kyls den av och kondenseras och rinner tillbaks ner i pistongen för att åter hettas upp. En solfångare med heat-pipe måste därför monteras lutande. Värmen förs vidare från värmeväxlaren till exempelvis en ackumulatortank.

 

Vakuumrör solfångare med heat pipe är den mest avancerade solfångare och det mest effektiva sättet att fånga solenergin. Den har en effektiv verkningsgrad på över 85%

Skillnaderna i prestanda mellan U-rör, Heatpipe och plana solfångare är inte generellt mätbara räknat på årsutbyte. Det är större skillnad mellan olika fabrikat än mellan de olika typerna.

Verkningsgraden hos alla typer av solfångare

 

Påverkas negativt av hur mycket lägre temperaturen är i omgivningen jämfört med solfångarens temperatur. Hur verkningsgraden avtar beror delvis på solfångarens isolation. En svart slang är mycket dåligt isolerad och en stor del av energin försvinner ut i rymden, en plan är bättre, men vakuumröret, räknat på aktiv yta, är hittills bäst i jämförelsen. Vakuumrörets goda isolationsförmåga de första åren innebär att verkningsgraden blir i klass med en plan solfångare trots att den belysta ytan är mindre räknat på byggytan på taket. Samtidigt innebär detta att vakuumröret är kallt på ytan och därmed inte "frostar av sig" som andra konstruktioner vilket är viktigt i norden.

 

Sommartid, med full solinstrålning, är det mindre skillnad i verkningsgrad mellan de olika typerna av solfångare. Till och med en svart slang är rätt så konkurrenskraftig, inte minst prismässigt!

.

Plan solfångare

Plana solfångare är den vanligaste typen i Sverige. En plan solfångare består av en hel absorbatorplåt som på baksidan är försedd med en rörslinga för värmebäraren (glykol/vatten). Hela absorbatorpaketet sitter i en välisolerad låda med en glasskiva framtill. Lådan monteras direkt på takets ströläkt och ersätter därmed tegelpannorna på samma yta. Isolationsförmågan hos en plan solfångare som kan monteras integrerat i taket blir betydligt bättre än för fristående konstruktioner. Den plana solfångaren fångar upp all infallande strålning mot panelen medan t.ex. vakuumrörssolfångarpaneler har ett glapp mellan vakuumrören där solinstrålning går förlorad. Dagg, snö och frost avdunstar snabbt från en plan solfångare genom att glaset värms upp underifrån. Så kallade full-plate absorbatorer har en enda hel absorbatoryta vänd mot solen och kan läggas kant i kant och utnyttjar därmed maximal del av den infallande strålningen per takyta. Den plana solfångaren får därmed en lägre arbetstemperatur per ytenhet på absorbatorn/värmeväxlaren och är inte beroende av upparbetat vakuum för att fungera. Detta ger en avsevärt längre livslängd för plana solfångare jämfört med vakuumberoende konstruktioner av likvärdigt tillverkningsmaterial.

 

Storleken på solfångaren dimensioneras efter ackumulatorvolymen eller tvärt om. 8-12 kvm solfångare och en 500-750 liters ackumulatortank är den vanligaste installationen, vilket täcker det flesta hushålls tappvarmvattenbehov sommartid och ger uppemot 20 procent täckningsgrad på hushållets totala uppvärmningsbehov.

Koncentrerande solfångare

Solfångarens effektivitet kan ökas med reflektorer som samlar ljuset. Med solföljning och reflektorer kan en solfångare leverera mångdubbelt mer energi än en vanlig plan installation, men den tar mer plats och blir dyrare. En fördel med dessa är att de samtidigt kan produceras elström. Sverige har en lång forskningstradition på koncentrerande solvärmesystem.

Poolsolfångare

I sin enklaste form är en poolsolfångare en svart slang. Isolationen är inte den bästa naturligtvis, men ger mer effekt än man kan tro. Ett enkelt och billigt sätt att få upp temperaturen i badpoolen eller för varmvattnet i sommarstugan.

Sol ger värme och el
Solen är vår största energikälla och solens strålar kan omvandlas både till värme och el. Vanligast är att via solfångare producera tappvarmvatten, eller i ett kombisystem där man producerar både tappvarmvatten och värme till huset. Solenergin är inte bara gratis, den är tyst, förnybar, ren och kan användas utan att orsaka skadliga utsläpp eller smutsa ner miljön. I ett solvärmesystem ingår förutom solfångarna en pumpenhet, en manöverenhet, ett installationspaket och en ackumulatortank. Livslängden på solfångaren är ofta beräknad till 15-20 år.

Solfångarens bästa läge

För bästa effekt ska solfångaren monteras med minst 45 graders lutning på tak mot söder. Större vinkel fångar in mer energi vår, vinter och höst.

Miljö och lönsamhet

Ett värmesystem med solenergi ger låg driftskostnad med ren, tyst, miljövänlig energi och ökat fastighetsvärde. Underhållskostnaderna är små och bränslet är gratis. Energi som man inte längre behöver köpa in. Det som också påverkar lönsamheten är hur man bedömer att energipriserna kommer att utvecklas i framtiden. En solvärmeanläggning har lång livslängd

 

Solvärme är ett samlingsnamn för den teknik som omvandlar solens strålningsenergi till värme. Det avser i dagligt tal hela solvärmesystemet som tar hand om och lagrar värmeenergi. Detta sker normalt med solfångare som energisamlare. Denna teknik ska ej sammanblandas med solcellstekniken för elproduktion.

 

Solvärmesystem

 

Solvärmesystemets grund är solfångaren, vars uppgift är att omvandla den infallande solstrålningen till värme. Värmen leds vidare av systemet till något nyttigt ändamål.

Det vätskeburna systemet kan styras till olika användningsområden som att värma tappvarmvatten, byggnader eller till exempel en pool. Om en ackumulatortank kopplas in kan energin lagras över dygnet.

Solvärmesystem kombineras med annan värmeförsörjning under vinterhalvåret. Den vanligaste kombinationen är vedpanna med ackumulator, men solvärmesystem kombineras också med pelletpannor och värmepumpar.