Informacje ogólne

Energia słoneczna to jedno z najczystszych źródeł energii dostępnych na ziemi. Jest to też darmowe i odnawialne źródeł energii. Ze względu na te walory coraz częściej jest wykorzystywana w życiu codziennym. Jednym z takich zastosowań są kolektory słoneczne, które pozwalają ogrzać wodę do codziennego użytku, a opcjonalnie mogą wspomagać centralne ogrzewanie.

Zasada działania instalacji solarnej

  1.  Słońce ogrzewa umieszczony w kolektorze absorber, który pochłania promieniowanie słoneczne i zamienia je w ciepło.
  2. Od absorbera ogrzewa się czynnik grzewczy (płyn niezamarzający – najczęściej jest to glikol), który przepływa przez kolektor.
  3. Ogrzany płyn przepływa do zasobnika z wodą użytkową.
  4. W zasobniku oddaje ciepło ogrzewanej wodzie użytkowej, znajdującej się w zasobniku, i ochłodzony wpływa z powrotem do kolektora.

Wielkość zasobnika (bojlera) powinna być odpowiednio dobrana. Jest on zazwyczaj większy od ogrzewanego tradycyjnym źródłem energii, gdyż latem musi odebrać nadmiar ciepła. Zbyt duży zasobnik będzie wymagał dogrzewania wody z innych źródeł podczas sezonu zimowego.

Rozróżnia się dwa typy kolektorów słonecznych:

Kolektory płaskie zbudowane są z izolowanej termicznie obudowy w której znajduje się absorber wykony najczęściej jako płyta z miedzi lub aluminium, pokryta cienką warstwą np. czarnego chromu, tlenków tytanu, która pochłania promienie słoneczne i zamienia je w ciepło. Od dołu przymocowane są rurki w których płynie niezamarzający czynnik grzewczy (najczęściej jest to glikol). Odbiera on ciepło od absorbera i rurami przekazuje je do zasobnika z wodą użytkową.

Kolektory płaskie świetnie radzą sobie w słoneczne, letnie dni. Jednak ich sprawność znacząco maleje w okresach pochmurnych oraz przy niskich temperaturach otoczenia. Kolektory płaskie mają jednak najwyższą sprawność i są odporne na gradobicie, a w klimacie umiarkowanym (np. w Polsce), spełniają swoje zadanie poza sezonem grzewczym (w lecie).

Kolektory próżniowe zbudowane są z rurek szklanych. Rozróżniamy dwa ich rodzaje:

  • Kolektory z bezpośrednim przepływem czynnika przez absorber działają na podobnej zasadzie jak kolektory płaskie, czynnik przepływa pod absorberem i odbiera od niego ciepło.
  • Kolektory działające na zasadzie rurki cieplnej (heatpipe), posiadają dodatkową rurkę odbierającą ciepło od absorbera, wypełnioną płynem pośredniczącym (woda lub alkohol), któryodparowuje przy temperaturze nawet poniżej 30°C. Odparowany czynnik przekazuje ciepło glikolowi w kondensatorze, skrapla się i spływa na dno rurki, gdzie ponownie się ogrzewa. W kondensatorach znajdują się ograniczniki temperatury maksymalnej, które odcinają dopływ pary czynnika roboczego do kondensatora po przekroczeniu temperatury dopuszczalnej (ok. 150°C), co zapobiega ich przegrzaniu. Tego typu kolektory polecane są w tych instalacjach gdzie występują częste braki odbioru ciepła z kolektorów. Ten typ kolektorów ma wyższą sprawność niż kolektory płaskie w okresie zimowym, wynikający ze zdolności do absorbowania promieniowania rozproszonego oraz ograniczania strat ciepła dzięki próżni istniejącej między dwiema rurami szklanymi kolektora. Niestety ich praca w sezonie letnim jest gorsza niż kolektorów płaskich (niższa sprawność).

Energooszczędność kolektorów związana jest także z uzyskaniem możliwie wysokiej sprawności ich pracy. Zależy ona przede wszystkim od ustawienia względem stron świata – największą wydajność mają urządzenia zwrócone w kierunku południowym.

Optymalne ustawienie kolektora to kierunek południowy. Kolektor płaski może być odchylony o maksimum 15° w kierunku zachodnim lub wschodnim, w takim przypadku jego sprawność obniży się nieznacznie. Natomiast jeśli odchylenie jest większe, dla ogrzania tej samej ilości wody kolektor musi mieć większą powierzchnię.

Kolektory rurowe mogą mieć większe dopuszczalne odchylenie od południa niż kolektory płaskie. Dlatego w przypadku gdy budynek ma niekorzystne położenie względem stron świata, są one lepszym rozwiązaniem. Można w nich indywidualnie dopasować kierunek ustawienia absorbera – kąt nachylenia absorbera regulowany w każdej rurze indywidualnie.

Inwestując w instalację kolektorów słonecznych, nie tylko wykorzystujemy odnawialne źródło energii i pomagamy środowisku na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej, ale również oszczędza się na wydatkach domowych.