POPIS HELIOTECHNICKÉHO LABORATÓRIA NA KATEDRE ELEKTROENERGETIKY
   

    Heliotechnické  laboratórium  (HTL)  na  katedre  elektroenergetiky (KEE)  sa skladá :  


    V  interiérovej časti sa nachádza: zásobník  a výmenník tepla, čerpadlá, riadiace armatúry a meracie prístroje.  

    V exteriéri sú umiestnené samotné slnečné kolektory s rúrkovým  rozvádzacím systémom.  



        Na  merací  okruh sú  zapojené ploché slnečné kolektory (PSK)  
typu 93 001 resp. 93 003 vyrobené v Elektrosvite Nové  Zámky.  
Celková  absorbčná  plocha  kolektorov  je  4 m2.  

        K tomuto systému je pripojený rúrkový vákuový  kolektor (RVK) typu SVK 100/2250 o absorbčnej ploche 2 m2.  

        Ïalej sú do systému pripojené dva nové kolektory Heliostar  200 N  a Heliostar   202 N  výrobcu THERMO-SOLAR  Žiar, spol. s.r.o.  
Absorbčná plocha  každého z nich je 1,76 m2.  

         Typ Heliostar 202 N má prídavnú  izoláciu bočných stien vane  a je zakrytý solárnym  sklom z USA s vysokou priepustnosťou žiarenia a rastrovaným povrchom, èo zvyšuje tepelnú  účinnosť  v  celom  rozsahu  pracovných  podmienok.  



        Všetky typy kolektorov sú umiestnené na stojanoch tak,  že je možné otáčať ich okolo horizontálnej  osi  orientovanej  v  smere  východ-západ.  Tým  je možné nastavovať uhol dopadu slnečných lúčov.  
   


        Rúrkový  rozvádzací  systém   je  tvorený  oce¾ovými  pozinkovanými rúrkami priemeru 3/4". Na izoláciu potrubia je použitá textilná tkanina, na ktorú je upevnená polyuretánová  pena vo forme tvarovaných výliskov a hliníková fólia na povrchu. Do systému patria tiež uzatvorená a otvorená expanzná nádrž. Otvorená expanzná nádrž  slúži tiež ako napúšťací otvor. Nútený  obeh  pracovného  média   (PM)  zabezpečuje  teplonosné  obehové čerpadlo  25 NPT  a čerpadlo   Grundfos. Okruh  uzatvára  200 l zásobník teplej  úžitkovej vody  (TUV) s  výmenníkom. Na  meranie prietoku  slúži prietokomer  WZ-Gr 5  s presnosťou  merania na  desatinu litra. Nameraný prietok  je možné  odčítať na  ručičkovom alebo  číslicovom ukazovateli. Prietokomer umožňuje aj  elektronické meranie a to tak,  že počas otáčky spína a rozpína určené kontakty.  

        Meranie  rýchlosti  vetra  zabezpečuje  anemometer,  ktorý prevádza rýchlosť vetra  na elektrické impulzy.  

        Na  meranie slnečného žiarenia sa používa pyrometer CM 10.  


MERANIA  V  HELIOTECHNICKOM  LABORATÓRIU  NA  KEE 
2.1 Meranie slnečného žiarenia  

     Na meranie  slnečného žiarenia používame  pyrometer. Tento prístroj nám umožňuje merať difúzne a celkové žiarenie dopadajúce na horizontálnu plochu. Meria sa ním žiarenie celej oblohy.  

2.2 Merania na kolektoroch  

     Cieľom   merania  je   stanoviť  tepelnotechnické   charakteristiky slnečných   kolektorov.  K   tomu  potrebujeme   technickú  dokumentáciu kolektora obsahujúcu  okrem výkresu zostavy a  montážnej schémy podrobný opis udávajúci:  

     - vonkajšie rozmery a hmotnosť kolektora,  
     - plochu absorbéra,  
     - druh pracovného média a jeho množstvo v kolektore,  
     - hydraulickú charakteristiku a pracovný tlak kolektora,  
     - max. a min. prípustnú teplotu kolektora,  
     - materiál a hmotnosť absorbéra,  
     - optické vlastnosti absorbčnej vrstvy a prekrytia,  
     - hrúbku a pracovnú teplotu tepelnej izolácie,  
     - materiál a hmotnosť skrine.  


     Meria  sa v  kvázistacionárnych podmienkach  v čase  astronomického poludnia  ( + 1 hodina) pri  nútenej nepretržitej  cirkulácii kvapaliny  v kolektore. Meranie  všetkých veličín prebieha  súčasne každé 3  minúty v čase troch  15 minútových intervalov.  Prietok kvapaliny, pri  ktorom sa meria, sa  usta¾uje cca 2 hodiny  a záväzne sa kontroluje  15 minút pred začiatkom  merania.  Skúšobný  kolektor  sa  nastavuje  tak, aby normála plochy  smerovala  v čase  astronomického poludnia k Slnku  s presnosťou  
+ 2  stupne.  


Presnosť merania jednotlivých veličín:  

     - globálna slnečná radiácia + 2,5 % vrátane registračného prístroja  
     - teplota + 0,1 %  
     - hmotnostný prietok kvapaliny počas 60 sekúnd + 0,5 %  
     - rýchlosť vetra 6 %  



     a.) Meranie časovej konštanty kolektora  

        Vstupná teplota kolektora sa udržuje na teplote okolia s presnosťou  
+ 1  C  pri  konštantnom  prietoku,  na  ktorý  bol kolektor navrhnutý.  

        Kolektor  má   byť  v  kvázistacionárnom   stave,  hustota  dopadajúceho slneèného žiarenia má byť väčšia ako  790 W/m-2. Potom sa kolektor náhle zatieni (prietok vzduchu okolo kolektora  sa musí zachovať) a sleduje sa závislosť teploty  výstupnej vody na  čase. Časovou konštantou  nazývame dobu,  za ktorú  ohriatie vody  v kolektore  klesne na  36,8 %  pôvodnej hodnoty (t.j. ohriatej pri nezatienenom kolektore).  


    b.) Meranie optickej účinnosti  

     Stredná teplota  kvapaliny v absorbéri  tm sa udržuje  s presnosťou  +1  C na teplote okolia. Tak sa dosiahne zanedbateľných tepelných strát kolektora. Optickú úèinnosť kolektora určíme pomocou vzťahu :  

                              Qo  
              To  =  ------------  
                          E . Fa . t  

Qo - slnečné žiarenie zachytené absorbérom  (W.s)  
E   - celkové slnečné žiarenie dopadajúce na kolektor  (W.m-2)  
Fa - plocha absorbéra  (m2)  
t    - čas  (s)  

    c.) Stanovenie korekcie na uhol dopadu  

     Pri  tomto meraní  sa stanovuje  korekčný faktor,  ktorým je  nutné opraviť účinnosť kolektora získanú  poludňajším meraním (t.j. pri kolmom dopade lúčov), pre  nenulové uhly dopadu. Prevádza sa  tak, že sa zmeria účinnosť pri  uhloch 30 , 45 , 60  a porovná  sa s účinnosťou  získanou na poludnie. Vzniknú tak korekčné faktory pre zodpovedajúce uhly.  



Vzhľadom na to, že meranie na kolektoroch je časovo náročné, bol navrhnutý systém na zautomatizovanie merania pomocou počítača. Podrobnejšie informácie dostanete na KEE. 

F. Krasňan .