Poczta „Magazynu Instalatora”. Dynamiczna stagnacja

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfa

Jerzy ChoduraAutor nie wspomina ani słowem, że taki pomiar odbywa się w trakcie próby ekspozycyjności kolektora słonecznego, który podczas wykonywania tej próby nie jest napełniony cieczą roboczą, w trakcie próby pozostawia się jeden otwarty króciec kolektora. Efektem takiego pomiaru, który ma mało wspólnego ze zjawiskiem stagnacji występującym w trakcie normalnej eksploatacji kolektorów słonecznych, duże jest prawdopodobieństwo zafałszowania wyniku pomiaru (niemożności odniesienia tak pomierzonej temperatury do rzeczywistej temperatury stagnacji)! W trakcie pomiaru temperatury stagnacji w kolektorze „pustym” nie występują bowiem zjawiska charakterystyczne dla kolektora napełnionego cieczą. Również pomiar w ustalonym miejscu na powierzchni absorbera powoduje, że czujnik temperatury w jednych kolektorach umieszczony jest w miejscu, w którym znajduje się cienka blacha absorbera, w innych czujnik umieszczony jest na blasze, pod którą znajduje się bezpośrednio albo w pobliżu rurka przepływowa. Nie trzeba chyba nikogo przekonywać, że rurka odbierze część ciepła z blachy, co „zaowocuje” pomiarem niższej temperatury na blasze.

W związku z powyższym mam zastrzeżenia do autora, który w dalszej części artykułu pisze: „Wobec tego temperatura stagnacji w kolektorach wysokiej klasy technicznej zazwyczaj uzyskuje w badaniach certyfikujących wartości rzędu 180-220oC”. Należało dodać: temperatur stagnacji ustalonych w trakcie badań ekspozycyjności kolektorów słonecznych.

W następnym zdaniu autor sugeruje, że kolektory słoneczne oferowane na rynkach południowej Europy podlegają niższym wymaganiom technicznym. Czy chce przez to powiedzieć, że obowiązuje tam inna norma niż w całej Europie, to jest PN-EN 12975-1:2004 „Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Kolektory słoneczne. Część 1: Wymagania ogólne”?

Następnie autor w artykule wybiórczo podał dane kolektorów z Europy Południowej. Ponieważ autor podaje temperatury stagnacji kolektorów wyprodukowanych w Grecji, Włoszech, Turcji i stwierdza, że temperatury te mieszczą się w przedziale 120-160oC, to proponuję aby zajrzał do następujących certyfikatów: Grecja: 011-7S494 F, temperatura stagnacji 193oC, 011-7S1836 F temperatura stagnacji 199oC oraz 011-7S1490 F temperatura stagnacji 200oC, Włochy: 011-7s299 f temperatura stagnacji 203oC, 011-7S783 F temperatura stagnacji 196oC, Turcja: 011-7S936 F temperatura stagnacji 203oC, TR 072BN_0 temperatura stagnacji 208,8oC, PSK-091-2012 temperatura stagnacji 202,1oC.

Dlaczego więc autorowi zależy na dyskredytowaniu kolektorów o niskiej temperaturze stagnacji? Czy powodem jest fakt, że produkowane przez jego firmę kolektory charakteryzują się wysoką temperaturą stagnacji jedynie w testach ekspozycyjności kolektorów słonecznych? Czy może wynika to z tego, że temperatura stagnacji ustalona z krzywej sprawności jest znacznie niższa? Dla przykładu dane z certyfikatu 011-7s181 f, kolektora słonecznego wyprodukowanego przez firmę autora, gdzie podano temperaturę stagnacji 219oC. Na wykresie przedstawiłem krzywą sprawności dla tego kolektora dla natężenia promieniowania słonecznego 1000 W/m2. Temperatura stagnacji wyznaczona dla temperatury otoczenia To = 30oC (zgodnie z normą) jest, jak widać, znacznie niższa.

Wykres

Dlaczego autor, cytując artykuł austriackiego Instytutu OFPZ Arsenal GmbH, nie wspomniał o pracach prowadzonych przez grupę ekspertów związanych z tym instytutem nad udoskonaleniem metody ustalania temperatury stagnacji? Powszechnie znany jest bowiem fakt, że obecna, ustalona w normie procedura nie pozwala na rzetelne porównanie kolektorów. Eksperci zaproponowali, aby w aneksie do norm znalazł się zapis o ustalaniu temperatury stagnacji w oparciu o krzywą wydajności oraz poprzez pomiar i ekstrapolację.

Jeżeli chodzi o pomiar i ekstrapolację, to proponuje się pozostawienie zapisu o podanym wyżej umiejscowieniu czujnika temperatury w kolektorach płaskich, dla kolektorów próżniowych proponuje się, aby czujnik znajdował się w konkretnym położeniu, dokładnie opisanym w opisie rezultatów testu. Temperaturę stagnacji określa się, jak opisano wyżej.

W przypadku określania temperatury stagnacji z wykorzystaniem testu wydajności kolektora słonecznego wyznacza się ją z następującego wzoru:

tStg =  tas + [- a1 + (a12 + 4 * ho * a2 * Gs)0,5]/[ 2 * a2] + 20oC.

Oznaczenia: ηo, a1, a2 są wartościami sprawności optycznej oraz współczynników strat ustalonymi w trakcie badania wydajności kolektora słonecznego, tas – wybrana wartość temperatury otoczenia, Gs – wybrana wartość natężenia promieniowania słonecznego.

Ponieważ w trakcie testów wydajności występuje większa prędkość wiatru niż przy stagnacji, uznano, że dodanie 20oC skompensuje tę różnicę.

W tym miejscu Czytelnicy mogą teoretycznie dokonać stosownych obliczeń temperatury stagnacji w oparciu o przedstawiony powyżej wzór grupy ekspertów. Aby jednak porównanie było rzetelne, Czytelnicy muszą dowiedzieć się od producenta kolektorów słonecznych, jakie medium zostało użyte w trakcie testu wydajności. Porównanie będzie możliwe jedynie wówczas, gdy w trakcie testów wydajności zastosowano identyczną ciecz roboczą oraz to samo nachylenie kolektora słonecznego w trakcie badań. Parametry te odgrywają bowiem znaczną rolę. I tu spotka Czytelników „przykra niespodzianka”. Firma, której pracownikiem jest autor analizowanego artykułu, do której zwróciłem się z prośbą o udostępnienie danych, zasłoniła się poufnością tego typu informacji.

dr inż. Jerzy Chodura

—————————————–

Ireneusz JeleńNie było intencją artykułu „Solar z klasą” (tytuł nadany przez redakcję) opisywanie definicji i szczegółów pomiaru temperatury stagnacji, w którym miejscu absorbera jest on dokonywany i w jakim stanie eksploatacji kolektora słonecznego. Nie to było nadrzędnym celem, bo spowodowałoby jego nadmierne rozbudowanie. W ten sposób można wytykać wiele innych pominiętych w artykule szczegółów i niuansów, wymagających obszernych wyjaśnień. Główną intencją było zwrócenie uwagi na takie kluczowe kwestie, jak:

* brak bezpośredniego związku temperatury stagnacji z ochroną przed przegrzewaniem,

* powiązanie temperatury stagnacji ze sprawnością kolektora słonecznego, szczególnie w aspekcie rozwoju technologicznego.

Kwestia osiągania przez kolektory słoneczne wysokich temperatur stagnacji jako skutku rozwoju technologicznego jest powszechnie cytowana w publikacjach zachodnioeuropejskich, jak chociażby już w 2003 roku w opracowaniu austriackiego Ministerstwa Transportu, Innowacji i Technologii BMViT (Hausner i in. 2003), gdzie wskazano, że „rozwój technologii i poprawa właściwości materiałów, a także nowe technologie produkcji absorberów spowodowały osiąganie wyższych temperatur – nawet do 250oC, czego nie należy mylić z zakresem roboczym temperatur, który dalej pozostaje na poziomie zwykle do 80oC”.

Oczywiście, że w Europie Południowej produkuje się także kolektory o wyższej temperaturze stagnacji tak samo jak w sytuacji odwrotnej – w krajach naszej strefy – kolektory o niższej temperaturze. Wynika to chociażby z lokalnych potrzeb (zróżnicowanie klimatu, np. w północnych i południowych Włoszech czy Francji), czy też z racji działalności eksportowej tych producentów. Nie padło w artykule „Solar z klasą” stwierdzenie o innej normie dla krajów południowych, a jednie o innych wymaganiach technicznych, co można uzupełnić dla jasności, że wynikają one ze znacznie korzystniejszych niż nasze warunków nasłonecznienia i zarazem możliwości obniżenia  wymagań oraz kosztów urządzeń. Wybrane przykłady charakterystycznych kolektorów z południa Europy miały zobrazować powiązanie temperatury stagnacji i charakterystyk sprawności.

O tym, że oferowane na naszym rynku kolektory płaskie, klasyfikowane jako najbardziej efektywne, cechują się wysoką temperaturą stagnacji, można się przekonać z zestawienia TOPTEN (topten.info.pl). Średnia wartość tej temperatury dla 10 najbardziej sprawnych według rankingu kolektorów płaskich z naszego rynku wynosi dokładnie 206,4oC (min. 193oC, maks. 230oC).

Autor polemiki zarzuca kolektorowi z certyfikatem Solar Kemark nr 011-7S181F uzyskiwanie niższego przebiegu wykresu sprawności niż wynikającego z temperatury stagnacji. Nie wspomina jednocześnie, że charakterystyka sprawności wyznaczana jest na podstawie stosunkowo wąskiego zakresu wartości pomiarowych. Temperatura stagnacji wyznaczona z pomiaru temperatur według załącznika C do normy PN-EN 12975-2 – wyższa niż wynikająca z wykresu sprawności – świadczyć może jedynie korzystnie o rzeczywistej sprawności kolektora słonecznego. Tym bardziej, że badanie wspomnianego kolektora przeprowadzono w uznanym szwajcarskim instytucie SPF Rapperswil w tradycyjny sposób w oparciu o glikol (33%) jako czynnik grzewczy z natężeniem przepływu porównywalnym do zalecanego w praktyce (podczas gdy powszechnym standardem jest obecnie badanie w oparciu o wodę przy nawet kilkakrotnie zawyżanym natężeniu przepływu).

Udostępnianie na zewnątrz wyników pełnych badań kolektorów słonecznych nie jest praktykowane na rynku. Jest mocno wątpliwe, aby jakikolwiek producent udostępnił bez potrzeby takie badania, a jeżeli już to robi, to dla potrzeb przetargów zastrzegając je klauzulą poufności. Tym bardziej udostępnienie takich danych osobom pracującym lub współpracującym z konkurencyjnymi przedsiębiorstwami trudno racjonalnie uzasadnić. Zgodność z wymaganiami normy EN 12957 oraz sprawność kolektora potwierdza standardowy ogólnodostępny certyfikat Solar Keymark, podając także rodzaj czynnika grzewczego użytego w badaniu. Dodatkowo obszerne informacje na stronie producenta zawierają wystarczająco wiele informacji dla różnego rodzaju porównań.

Ireneusz Jeleń

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij