Zkoušení solárních tepelných kolektorů

Experimentální měření poskytuje důležitou informaci o skutečném tepelném chování solárních kolektorů za daných klimatických a provozních podmínek s jistotou závislou na metodice měření, přesnosti použitých čidel a způsobu zpracování naměřených dat. Oproti výpočtovým modelům, vždy do určité míry zjednodušeným, lze odhalit a korigovat problematické oblasti teoretického návrhu. Experimentální měření tepelných charakteristik solárních kolektorů umožňuje ověřit počítačové modely a zdokonalit výpočtové hodnocení solárních kolektorů.

První normy pro zkoušení solárních kolektorů byly v České republice [1], podobně jako v Rakousku zaváděny na konci 80. let. Zpracovávání evropských norem pro zařízení k energetickému využití sluneční energie začalo kolem roku 1995 na základě požadavků rychle se rozvíjejícího průmyslu solární tepelné techniky.

V současné české a evropské normalizaci existuje pro zkoušení solárních tepelných kolektorů norma EN 12975, určená pro zkoušky spolehlivosti a tepelného výkonu zasklených a nezasklených solárních kapalinových kolektorů. Normu, která má dvě části: požadavky [2] a zkušební metody [3], nelze použít pro kolektory s vestavěným zásobníkem tepla a má omezené použití pro soustřeďující (koncentrační) kolektory. Norma vychází z původnějších mezinárodních norem řady ISO 9806-1 až 3 [4-6] pro zkoušení zasklených a nezasklených kapalinových kolektorů a normy ASHRAE 93-77 [7] v jejích pozdějších novelizacích (1986, 2003), která je určena pouze pro stanovení tepelného výkonu, nicméně s rozšířeným použitím i pro koncentrační nebo vzduchové kolektory. Evropské normy pro koncentrační a vzduchové kolektory jsou zatím ve fázi příprav.

Mezi zkoušky solárních kolektorů požadované podle EN 12975 patří zkoušky spolehlivosti a zkoušky tepelného výkonu:

1. na vnitřní přetlak v absorbéru;
2. odolnosti proti vysokým teplotám;
3. vystavení vlivům prostředí;
4. odolnosti proti vnějšímu tepelnému rázu;
5. odolnosti proti vnitřnímu tepelnému rázu;
6. odolnosti proti průniku deště, jen pro zasklené kolektory;
7. odolnosti proti mechanickému zatížení;
8. odolnosti proti mrazu (nepovinná, pouze pro mrazuvzdorné kolektory);
9. odolnosti proti nárazu (nepovinná)
10. tepelného výkonu;

Zatímco zkoušky a) až i) jsou mechanické zkoušky odolnosti, spolehlivosti a bezpečnosti, zkouška j) hodnotí tepelný výkon a účinnost solárního kolektoru při různých okrajových podmínkách. Zkušební metody pro výše uvedené zkoušky jsou definovány v normě EN 12975-2.

[1] ČSN 06 0212 Ploché sluneční sběrače pro ohřev kapalin. Stanovení energetické účinnosti a hydraulického odporu, ČSNI 1990. Norma zrušena.
[2] ČSN EN 12975-1 Tepelné solární soustavy a součásti - Solární kolektory - Část 1: Všeobecné požadavky, která určuje požadavky na odolnost (včetně mechanické pevnosti), spolehlivost a bezpečnost kapalinových tepelných solárních kolektorů. Rovněž obsahuje návody k hodnocení shody s těmito požadavky. ČNI 2006
[3] ČSN EN 12975-2 Tepelné solární soustavy a součásti - Solární kolektory - Část 2: Zkušební metody, která detailně popisuje zkušební metody a podmínky, za kterých jsou solární kolektory zkoušeny. ČNI 2006.
[4] ISO 9806-1 Test methods for solar collectors - Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors, including pressure drop. ISO 1994.
[5] ISO 9806-2 Test methods for solar collectors - Part 2: Qualification test procedures. ISO 1995.
[6] ISO 9806-3 Test methods for solar collectors - Part 3: Thermal performance of unglazed liquid heating collectors (sensible heat transfer only), including pressure drop. ISO 1995.
[7] ASHRAE 93-1977 (93-2003) Methods of Testing to Determine the Thermal Performance of Solar Collectors, ISSN: 1041-2336. ANSI/ASHRAE 2003.