Podstawowe informacje na temat kolektorów słonecznych

Wzrost kosztów wytwarzania energii cieplnej wydaje się nie mieć końca. Biorąc pod uwagę coraz trudniejszą dostępność surowców do produkcji paliw, nieciekawą sytuację polityczną oraz koszty ochrony środowiska należy szukać alternatywnych. Stąd taka popularność kolektorów słonecznych.

Energia promieni słonecznych to jeden z tych darów natury, które nic nie kosztują i są niewyczerpane. Wykorzystanie jej do przetworzenia w ciepło użytkowe daje szczególną okazję korzystania z darmowego paliwa, który to proces można przeprowadzić właśnie za pomocą systemów solarnych i kolektorów słonecznych. Tysiące zamontowanych systemów na domach jednorodzinnych i budynkach użytkowych są dowodem na to, że duża część społeczeństwa dostrzegła racjonalno-ekonomiczne profity, jakie zapewnia przyszłemu użytkownikowi taka instalacja. Dla tych, którzy jeszcze się wahają czy zainstalować takie systemy przedstawiamy podstawowe informacje na temat kolektorów słonecznych.

Typy kolektorów słonecznych

Jeśli chodzi o konstrukcję, istnieją trzy podstawowe typy kolektorów: płaski, płaski próżniowy i rurowy.

Kolektor płaski

Na ten typ składa się absorber, izolacja mineralna, szybka solarna, przewody z czynnikiem roboczym i obudowa. Energia z promieni słonecznych przedostaje się przez szybkę solarną i pada na płytkę absorbera. Pobrane ciepło transportowane jest przez przewody z cieczą przewodzącą ciepło do wymiennika ciepła w zasobniku solarnym. Wszystkie te elementy znajdują się w szczelnej obudowie wypełnionej izolacją termiczną.

Zalety kolektorów płaskich

• kolektory płaskie działają niemal od razu dzięki krótkiemu okresowi rozruchowemu
• zwiększona wydajność w okresie letnim
• aby uzyskać tą samą moc, potrzebuje mniejszej powierzchni całkowitej kolektora
• ten typ kolektora może pracować wydajnie nawet w zimie – jeśli solar zostanie przysypany śniegiem lub dojdzie do oszronienia, słońce jest w stanie stopić powłokę przysłaniającą
• kolektory płaskie są dwukrotnie tańsze od próżniowych
• są przyjazne środowisku
• kolektory płaskie to najlepszy wybór w klimacie z częstym występowaniem burz, gradobicia, itp.)

Kolektor próżniowy

Kolektory próżniowe są alternatywą dla kolektorów płaskich, w sytuacji, kiedy powierzchnia zabudowy na budynku jest ograniczona. Stosowane są najczęściej do podgrzewania wody użytkowej przez cały rok, a także do wspomagania ogrzewania pomieszczeń oraz ogrzewania wody w basenach. W strefie klimatu umiarkowanego, w jakim znajduje się Polska, kolektory próżniowe zapewniają w skali roku uzyskanie do 70% energii zużywanej na podgrzanie wody użytkowej oraz do 30% energii zużywanej na ogrzewanie budynków.

Różnica pomiędzy standardowym kolektorem płaskim, a płaskim próżniowym polega na próżni o wysokim ciśnieniu, umieszczonej w całej objętości kolektora. Poza tym posiada on także specjalne wsporniki szybek solarnych ,które zabezpieczają je przed wygięciem na skutek wpływu próżni. Szybki te nie tylko ograniczają straty ciepła na skutek przewodzenia, ale też niemal całkowicie eliminują straty wskutek konwekcji. Ten typ kolektora posiada pełną kontrolę zabezpieczenia jego obudowy przed napowietrzeniem.

Kolektory płaskie na dachu domu jednorodzinnego

Cechy charakterystyczne kolektorów próżniowych

• większy uzysk energii w okresie zimowym i przejściowym
• tania eksploatacja
• aby uzyskać te sama moc, wymagają większej powierzchni całkowitej kolektora
• łatwe przeprowadzania napraw i konserwacji
• długi, bo a ż do 30 minut, okres rozruchowy
• wymóg stosowania materiałów odpornych na wysoką temperaturę (pow. 100oC),
• wymagają oczyszczenia w przypadku oszronienia lub zasypania kolektora śniegiem

Kolektory próżniowo-rurowe

Kolektor rurowy

W kolektorze rurowym absorber zawiera zamknięte z obu stron szklane rurki o średnicy 65-100 mm. Rolę izolującą odgrywa tu próżnia. Sam kolektor składa się z 6-30 rurek w rzędzie lub przewodu zbiorczego połączonych rurek. Ten typ kolektorów dzielimy na kolektory z przepływem bezpośrednim czynnika solarnego i kolektory typu heat pipe.

Kolektory z przepływem bezpośrednim czynnika solarnego

W tym przypadku ciekły nośnik ciepła przepływa bezpośrednio przez rurki próżniowe, zaś pośrodku powłoki kolektora znajduje się rura współosiowego wymiennika ciepła. W jej środku przepływa ciekły i zimny nośnik ciepła, który transportuje ciepło do absorbera i przekazuje je nośnikowi ciepła poprzez rurę wymiennika ciepła. Następnie płynie ono z powrotem przez zewnętrzną rurę wymiennika ciepła.

Kolektor typu heat pipe

Tutaj rurka cieplna przymocowana jest pośrodku absorbera . Jest ona wypełniona cieczą, która paruje już w niskich temperaturach. Podczas, gdy promieniowanie słoneczne wpływa na kolektor, absorber prowadzi ciepło do rurki cieplnej, powodując parowanie przebywającej w niej cieczy. W kondensatorze położonym powyżej, para oddaje swoje ciepło za pomocą wymiennika ciepła dla ciekłego nośnika ciepła i następnie ulega skraplaniu. Kondensat zaś spływa poprzez rurkę cieplną na dół i cały proces zaczyna się od nowa.

Zasada działania kolektora typu heat pipe

Kwestia wyboru kolektora

Który kolektor wybrać? Pytają często inwestorzy. Na to pytanie nie ma prostej odpowiedzi. Wszakże wszystko jest uzależnione od standardów branych pod uwagę. Nie bez znaczenia jest także marka producenta solarów. Oto zestawienie kilka przykładowych cech omawianych typów kolektorów:

Komentarze do powyższej tabeli

1. Cena jest wypadkową, która wynika z zestawienia losowych firm działających na polskim rynku kolektorów oraz ich oferty.
2. Maksymalną sprawność, jaką uzyskuje kolektor należy rozpatrywać pod kątem zestawienia z powierzchnią całkowitą (z naciskiem na powierzchnię apertury), a także warunkami klimatycznymi takim jak: pora roku, kąt padania promieni słonecznych.
3. Powierzchnia apertury jest istotna też ze względu na to, że po wprowadzeniu nowych regulacji odnośnie kolektorów dopłaty do nich obowiązują właśnie względem powierzchni czynnej, nie zaś jak miało to miejsce w przeszłości– całkowitej.
4. Maksymalna moc kolektorów badana jest w ściśle sprecyzowanych warunkach laboratoryjnych i można traktować jej jako stałą, obiektywną wartość.

Kolektory słoneczne to technologia przyszłości, która pozwala na spore oszczędności dla domowego budżetu poprzez zmniejszenie kosztów ogrzewania. To także wygoda, nowoczesny wygląd i prestiż. Ale przede wszystkim to ochrona środowiska.

Czy wiesz, że…

….W zaledwie jedną sekundę, słońce produkuje taką ilość energii, która wystarczyłaby dla całej Ziemi przez 500 000 lat, co stanowi ekwiwalent mocy 4 trylionów 100-watowych żarówek.

….Aby zaspokoić potrzeby energetyczne całej ludzkości, wystarczyłoby ustawić panele słoneczne jedynie na 0,3 proc. powierzchni planety (to obszar porównywalny z terytorium Szwecji).

ASZ