Określenie – układ szeregowy, równoległy, w przypadku kolektorów słonecznych nie jest sprawą łatwą. To, w jaki sposób czynnik przepływa przez poszczególne pola kolektorów zależy bowiem od ich wewnętrznej budowy. W praktyce mamy do czynienia z następującymi rodzajami kolektorów:
– płaskie o budowie meandrycznej (z 4 przyłączami)
– płaskie o budowie harfy dzielonej (z 2 przyłączami)
– płaskie o budowie harfy pojedynczej (z 4 przyłączami)
– rurowe próżniowe ( z 4 przyłączami)
Układ szeregowy
O układzie szeregowym kilku kolektorów możemy mówić w przypadku, gdy czynnik roboczy przepływa przez pierwszy kolektor, opuszcza go i zasila kolejny kolektor. Wielkość strat ciśnienia w takim układzie jest sumą strat na poszczególnych kolektorach.
Rys. Schemat ideowy układu szeregowego.
W układzie szeregowym można łączyć ograniczoną ilość kolektorów, zwykle do 5. Wiąże się to ze wzrastającą stratą ciśnienia jak i spadkiem sprawności całego układu.
Układ szeregowy jest popularny dla kolektorów płaskich z tzw. harfą dzieloną, w której czynnik płynie przez kolektor w dwóch kierunkach, najpierw z góry do dołu, a następnie z dołu do góry. Kolektor z punktu widzenia hydraulicznego jest syfonem, co znacznie utrudnia jego opróżnianie w przypadku temperatury stagnacji.
Rys. Kolektor płaski z harfą dzieloną. U dołu układ szeregowy.
W przypadku kolektorów płaskich z absorberem meandrowym układ szeregowy wystąpi przy montażu pionowym kolektorów, czyli jeden nad drugim.
Rys. Połączenie szeregowe kolektorów z absorberem meandrowym.
W tym szczególnym przypadku kolektor meandrowy wykorzystuje tylko dwa z czterech przyłączy. Pozostałe dwa pozostają zaślepione. Układ szeregowy pionowy stosowany jest z reguły tyko dla dwóch kolektorów. Zasilanie i powrót mogą być wykonane z tej samej strony pola kolektorów lub po stronach przeciwnych (rys.).
Kolektory rurowe próżniowe typu HEAT PIPE można łączyć szeregowo jeśli posiadają tylko dwa przyłącza (zasilenie i powrót po przeciwnych stronach kolektora). Przykładem są tutaj:
– kolektor Vitosol 200-T, typ SPE firmy Vissmann
– kolektor EV firmy Immergas
Rys. Połączenie szeregowe kolektorów rurowych.
Układ szeregowy kolektorów rurowych próżniowych ogranicza wielkość baterii kolektorów do maksymalnie 15-20m2 powierzchni wymiany ciepła.
Układ równoległy.
W układzie równoległym przez każdy kolektor przepływa tylko część czynnika roboczego. Strata ciśnienia w pojedynczym polu kolektorów jest taka sama jak strata ciśnienia w całym polu kolektorów.
Rys. Schemat ideowy układu równoległego.
Połączenie równoległe kolektorów meandrowych może być wykonane jednostronnie lub obustronnie (krzyżowo). Zasilanie jednostronne nie jest zalecane. Może powodować powstawanie „krótkich spięć”, tym samym spadek sprawności całego pola. jego zaletą jest możliwość bliskiego poprowadzenia przez dach przewodów zasilania i powrotu.
Rys. Połączenie równoległe u góry – jednostronne, u dołu krzyżowe.
Przy kilku szeregach kolektorów połączenie równoległe powinno być tak wykonane, aby straty ciśnienia przez każde pole kolektorów były jednakowe. W przeciwnym przypadku należy dokonać regulacji przepływu. Układy równoległe zrównoważone hydraulicznie noszą nazwę Tichelmanna.
Rys. Układy równoległe dwóch pól kolektorów, po lewej nie zrównoważony hydraulicznie, po prawej układ zrównoważony Tichelmanna.
Jeśli ilość kolektorów przekracza 20, korzystniej jest zastosować rozdzielacze i wyregulować przepływy w poszczególnych gałęziach rotametrami.
Rys. Równoległe połączenie >20 kolektorów.
Rys. Połączenie równoległe kolektorów rurowych o powierzchni: po lewej <30m2, po prawej >30m2 .
Pola kolektorów rurowych o dużej powierzchni (>30m2) powinny być zasilane za pośrednictwem rozdzielaczy dla zapewniania możliwości regulacji przepływu rotametrami zamocowanymi przy rozdzielaczu.
9.7.3 Układ szeregowo-równoległy.
Stanowi równoległe połączenie dwóch lub więcej pól kolektorów połączonych szeregowo. Rozwiązania takie mają zastosowanie sporadycznie, zwykle przy konieczności mijania przeszkód.
