Kolektory słoneczne

Kolektor słoneczny może wykorzystać ponad połowę całkowitego promieniowania docierającego do ziemi. Norma zakłada, że średnie nasłonecznienie w Polsce utrzymuje się na poziomie 1000 kWh/m2 – przyjmując tę normę można uzyskać z urządzenia do 600 kWh/m2. Sposób budowy oraz zastosowane materiały produkcyjne to efekt wielu lat badań i udoskonaleń od momentu, gdy zaczęły być stosowane na skalę masową. Kolektory słoneczne jako urządzenia powszechnego użytku wzbudziły zainteresowanie w latach 70. ubiegłego wieku. Było to związane z kryzysem paliwowym, do którego przyczyniła się organizacja OPEC.

Główny element kolektora słonecznego to absorber, którego zadaniem jest pochłanianie energii słonecznej. Stopień absorpcji i współczynnik emisji mają ogromny wpływ na sprawność całego systemu. Zazwyczaj funkcję absorbera spełnia cienka blacha wykonana z miedzi pokrytej warstwą czarnego chromu lub tlenku tytanu.

Istotną rolę odgrywa także szybka wykonana ze szkła solarnego i hartowanego. Dzięki niskiej zawartości tlenków żelaza Fe2O3 ma wysoką zdolność przepuszczania promieni słonecznych. W celu ograniczenia strat cieplnych do izolacji kolektora wykorzystuje się (pod absorberem i na jego bokach) niepalną wełnę mineralną. Cały system zabezpiecza obudowa z lakierowanej blachy aluminiowej, zawierającej otwory odpowietrzające i otwory na rury miedziane absorbera.

Wykorzystanie energii słonecznej przez rurowe kolektory próżniowe

Urządzenie to jest zaawansowanym, szczytowym osiągnięciem techniki solarnej. Wykazuje sprawność do 30% wyższą niż model płaski – przede wszystkim w okresie wiosennym i okresach grzewczych. Jest to spowodowane zdolnością panelu próżniowego do pochłaniania promieniowania rozproszonego oraz w ogromnym stopniu ograniczonymi stratami ciepła dzięki próżni w rurach urządzenia. Powłoka absorbująca w panelach rurowych to najczęściej wąski pasek biegnący wewnątrz rury i posiadający przylutowaną od spodu rurkę miedzianą. Niektórzy producenci stosują również powlekanie wewnętrznej powierzchni rury w powłokę absorbującą. Rury próżniowe mocuje się szeregowo w izolowanej szynie zbiorczej, w której biegną miedziane rurki zbiorcze.

Rury mogą być obracane w kierunku najbardziej optymalnym do kierunku padania promieni słonecznych, co zwiększa ich efektywność. Wykonuje się je ze szkła solarnego, hartowanego, o grubości 1,6 mm. Zjawisko obracania rur próżniowych powoduje, że można je montować na fasadach budynków bądź płasko na dachach płaskich bez potrzeby stosowania dodatkowo kosztownych i pracochłonnych konstrukcji wspierających.

Rury próżniowe posiadają dodatkowo tę zaletę, że można je z łatwością wymienić w przypadku uszkodzenia. Nie trzeba przy tym zamykać układu lub wymieniać całego urządzenia.

Wysoka efektywność kolektorów próżniowych umożliwia, przy prawidłowym doborze ich ilości, wspomaganie centralnego ogrzewania (przy ogrzewaniu podłogowym).

Podejmując decyzję dotyczącą instalacji systemu solarnego należy zastanowić się nad wyborem odpowiedniego rodzaju ogniwa fotowoltaicznego. Pojawiają się pytania, co jest bardziej opłacalne – wybór tańszych (płaskich) wersji, czy droższych (próżniowych). Różnią się one pod względem budowy, która ma decydujący wpływ na parametry pracy i wydajności.

Kolektory płaskie to proste w budowie, najpopularniejsze tego typu urządzenia na rynku. Świetnie sprawdzają się w podgrzewaniu wody użytkowej, wody w basenach oraz jako wspomaganie systemów c.o. Ze względu na bezpośrednie uzależnienie od nasłonecznienia ich efektywność jest najwyższa wiosną, latem oraz wczesną jesienią.

Kolektory próżniowe to nowoczesne rozwiązanie, a jednocześnie bardzo wydajne źródło ciepła. Pozwalają na przygotowanie ciepłej wody użytkowej i wspomagają centralne ogrzewanie w domach jednorodzinnych i wielorodzinnych, hotelach i pensjonatach, placówkach służby zdrowia czy też kościołach. Służą też do podgrzewania wody basenowej. Znacznie lepiej niż płaskie radzą sobie w warunkach słabego nasłonecznienia, dzięki czemu mogą uzyskać nad nimi nawet 30% przewagi. Jest to ważne szczególnie w okresach wczesnowiosennych i późnojesiennych.

W czasie dużego nasłonecznienia w okresie letnim obydwie wersje działają z podobną wydajnością. Paradoksalnie to modele płaskie dają w tym czasie większe uzyski energii dzięki wyższej sprawności optycznej. Główna przewaga panelu próżniowego oraz jego izolacji jest odczuwalna dopiero w zimie, kiedy mamy do czynienia z małą ilością energii z promieniowania słonecznego a w dodatku z niską temperaturą. Średnia wartość natężenia promieniowania w grudniu czy styczniu to zazwyczaj 50-100 W/m2. Takie warunki powodują, że urządzenia płaskie podgrzewają wodę do znacznie niższej temperatury niż próżniowe.

Płaski kolektor ma nieskomplikowaną budowę, co przekłada się na jego niską awaryjność. Bardziej złożona konstrukcja modelu próżniowego wynika z zastosowania stosunkowo nowej technologii. Mimo tego jego niezawodność również utrzymuje się na wysokim poziomie. W uszkodzonych panelach próżniowych istnieje możliwość łatwej wymiany zepsutej części bez konieczności ingerowania w pozostałe podzespoły. W płaskich natomiast konieczna jest wymiana całego urządzenia.

Minimalna żywotność deklarowana przez producentów obu rodzajów paneli kształtuje się na poziomie 20 lat. Oznacza to, że rzeczywisty czas ich pracy może znacznie wykroczyć poza ten okres.