W przypadku zastąpienia tradycyjnej osłony kolektora słonecznego, wykonanej z pojedynczej szyby, izolacją transparentną, radykalnie obniżone zostają straty ciepła z absorbera. Dzieje się tak ponieważ izolacyjność cieplna osłony transparentnej jest kilkakrotnie większa od izolacyjności cieplnej szyby. Jednakże ze względu na zmniejszenie przepuszczalności promieniowania słonecznego przez izolację transparentną (przepuszczalność promieniowania słonecznego przez izolację transparentną kształtuje się na poziomie 50-70%), zalecane jest zwiększenie powierzchni przejmującej promieniowanie słoneczne. Przykładem może być kolektor słoneczny z absorberem ciepła osłoniętym z dwóch stron izolacją transparentną i przyjmującym promieniowanie na dwie płaszczyzny (rys. 14). W przypadku kolektorów magazynujących, cały zbiornik na wodę lub inne ciecze (z reguły roztwory soli), z wszystkich stron za wyjątkiem dna osłonięty może być izolacją transparentną.


 

 

 

 

 

 

W konstrukcjach kolektorów skupiających promieniowanie cieplne na absorberze, należy uwzględnić występowanie wysokich temperatur na powierzchni absorbera (nawet do 300ºC), z tego względu do izolacji kolektorów wykorzystać można tylko niektóre rodzaje izolacji transparentnych, t.j. struktury rurek kapilarnych oraz “plastra miodu”, wykonanych ze szkła, lub elementów wypełnionych aerożelem.

Systemy hybrydowe

Hybrydowe systemy z izolacjami transparentnymi są właściwie na etapie badań i opracowania prototypów. Idea ich funkcjonowania zawiera się w wykorzystaniu procesu fotokonwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło, przez system stanowiący połączenie układu pasywnego i aktywnego. W systemach hybrydowych nośnikiem energii może być woda, czynniki niskowrzące podlegające przemianom fazowym w zakresie temperatur, w jakich funkcjonuje układ. Wydaje się, że największe perspektywicznie możliwości stwarza wykorzystanie w tych systemach czynników dwufazowych, stosowanych na coraz szerszą skalę w różnych urządzeniach do pozyskiwania ciepła z odnawialnych źródeł energii i energii odpadowej.

Głównym zadaniem systemu hybrydowego jest przejęcie ciepła od absorbera lub innego wymiennika ciepła i jego transport do magazynu ciepła. Izolacje transparentne mają w tych systemach do wypełnienia podobne zadanie, jakie wypełniają w układach pasywnych i aktywnych, tj. przepuszczanie promieniowania słonecznego i zapewnienie jak najlepszej izolacyjności cieplnej. Systemy, w których medium transportującym ciepło jest woda lub czynniki dwufazowe, stosowane mogą być jako układy wspomagające działanie systemu grzewczego budynku w zimie; natomiast latem do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Systemy hybrydowe pozwalają również na oddawanie pozyskanej energii z dłuższym przesunięciem w czasie, niż systemy pasywne, dzięki wykorzystaniu elementów akumulujących ciepło.


Płaskie kolektory ścienne

Przykładem hybrydowego systemu pozyskiwania energii promieniowania słonecznego jest instalacja płaskiego absorbera-kolektora słonecznego, zintegrowanego z konstrukcją przegrody zewnętrznej (rys. 15). Jest to konstrukcja zbliżona do systemu pasywnego z przegrodą akumulacyjną. Od zewnątrz warstwy nośnej zamocowana jest płyta izolacji transparentnej, z umieszczonym pod nią absorberem przejmującym ciepło promieniowania słonecznego. Różnica w działaniu między tymi konstrukcjami polega na tym, że ciepło nie jest przejmowane tylko przez przegrodę, lecz przede wszystkim przez wymiennik ciepła, umieszczony w absorberze (podobnie jak ma to miejsce w kolektorze słonecznym). Ciepło z systemu rurek wymiennika zostaje doprowadzone do zbiornika magazynującego, który zaopatruje w ciepło czy to instalację ogrzewania płaszczyznowego ściennego lub podłogowego, czy też instalację ciepłej wody użytkowej.


System przedstawiony na schemacie (rys. 15) funkcjonuje tak, iż część ciepła przekazywane jest do pomieszczenia instalacją kolektorową, a część, kumulowana w przegrodzie, przekazywana jest do wnętrza z opóźnieniem, przez przewodzenie.


Systemy odzyskujące ciepło z powietrza wentylacyjnego

Innym systemem z izolacją transparentną, który można zaliczyć do systemu hybrydowego jest układ heliogrzewczy z systemem wentylacyjnym, którego działanie wspomagane jest rekuperatorem odzyskującym ciepło z powietrza wentylacyjnego. Zbliżony jest swoją budową do pasywnych instalacji ze szczeliną wentylacyjną (rys. 9 w cz. 1 artykułu, „Świat Szkła” 7-8/09), przy czym układ ten jest uzupełniony o płytowy powietrzny wymiennik ciepła (rekuperator), znajdujący się w górnej części masywnej części przegrody. Powietrze zewnętrzne, wstępnie podgrzane przez układ absobcyjny przegrody, dogrzewane jest w rekuperatorze i następnie doprowadzane do wnętrza budynku.


Stosowana bywa również inna odmiana tego systemu, bez masywnej ściany akumulacyjnej, wykonywana w celu uzyskania bezpośrednich zysków ciepła. W instalacji tej od zewnątrz znajduje się szyba osłonowa, za nią szczelina wentylacyjna z żaluzjami zabezpieczającymi przed przegrzewaniem pomieszczeń, a najbliżej pomieszczenia warstwa izolacji transparentnej. Zasada działania jest podobna jak w poprzednim systemie: powietrze  z zewnątrz przegrody ogrzewa się wstępnie w przestrzeni pomiędzy szybą a izolacją transparentną, a następnie przejmuje ciepło w wymienniku od powietrza usuwanego z wnętrza budynku i dalej zostaje wprowadzone do pomieszczenia.

Zaletą tego systemu jest pozyskiwanie dodatkowo światła dziennego do oświetlenia pomieszczenia. Zintegrowana żaluzja stwarza warunki, doświetlenia pomieszczenia światłem rozproszonym, natomiast latem zabezpiecza pomieszczenia przed przegrzaniem.

Przegląd wybranych producentów izolacji transparentnych i systemów je wykorzystujących

Zestawienie wybranych producentów izolacji transparentnych lub elementów osłonowych zawierających izolacje transparentne, działających lub oferujących swoje wyroby na rynku europejskim, zamieszczono w tabeli 1. Zazwyczaj są to elementy w formie paneli z tworzywa sztucznego lub szkła, zestawów szyb zespolonych itp., wypełnionych materiałem izolacyjnym transparentnym. Ukazuje ono stosunkowo szeroką gamę dostępnych materiałów i systemów transparentnych. Jednak ze względu na jeszcze słabe zainteresowanie projektantów i inwestorów tymi systemami, na co wpływ ma m.in. stosunkowo wysoka cena produktu, niektórzy producenci wycofali się z jego oferowania oczekując na zmianę koniunktury. Z obserwacji rynku izolacji transparentnych nasuwa się spostrzeżenie, iż obecnie największym zainteresowaniem cieszą się systemy transparentne wbudowane w przegrody przezroczyste. Zawdzięczają one to bardzo ciekawemu zestawowi zalet, z których najwartościowszą jest wysoka izolacyjność cieplna, dalej dobra izolacyjność akustyczna a następnie możliwość zapewnienia dopływu do pomieszczeń rozproszonego światła naturalnego.

 

dr inż. Adam UJMA
Politechnika Częstochowska  

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

patrz też:

- Izolacyjne struktury transparentne , Adam Ujma, Świat Szkła 10/2009 

- Właściwości i funkcjonowanie izolacji transparentnych , Adam Ujma, Świat Szkła 5/2008 

- Szyby z zastosowaniem aerożeli , Tadeusz Michałowski , Świat Szkła 2/2008

 

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.