Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne (używane są również nazwy: solary , baterie słoneczne, panele słoneczne) mają za zadanie przetwarzanie energii promieniowania słonecznego, na energię cieplną. Jest to rodzaj tzw. ogrzewania pasywnego, niezależnego od zewnętrznych źródeł energii. Kolektory mają rożne wielkości i rożne wydajności, jednak podstawowy ich podział wynika z różnic konstrukcyjnych, za którymi idą różnice w rozwiązaniach technologicznych, mające wpływ na wydajność kolektorów.

Podział i budowa kolektorów słonecznych

Schemat kolektora słonecznego

Kolektory dzielą się na płaskie, próżniowo-rurowe. Produkowane są również kolektory specjalne, znajdujące zazwyczaj wykorzystanie w różnych dziedzinach przemysłu, lub w nowoczesnym budownictwie.

Głównym elementem płaskiego kolektora słonecznego jest absorber. Składa się z blachy wykonanej z miedzi lub aluminium, pokrytej warstwą pochłaniającą (absorbującą) promieniowanie słoneczne. Warstwa absorpcyjna to najczęściej czarny chrom, tlenektytanu (np. TiNOX) lub czarny lakier. Pod blachą absorbera znajdują się rurki miedziane lub aluminiowe, którymi przepływa płyn solarny tzw. glikol. Płyn odbiera ciepło z absorbera i transportuje do instalacji solarnej, np. do zbiornika wody użytkowej. Po oddaniu ciepła wodzie użytkowej, glikol wraca do kolektora gdzie ponownie ogrzewa się od absorbera.

„Glikol” jest to mieszanina wody i glikolu propylenowego (ok. 40%). Jego temperatura zamarzania wynosi ok. -27°C, więc nie trzeba opróżniać instalacji w zimie. Zwiększając stężenie glikolu można jeszcze bardziej obniżyć temperaturę zamarzania płynu solarnego.

Do transportowania ciepła z kolektorów można również wykorzystać wodę, gaz, a nawet powietrze.

Kolektory próżniowe rurowe składają się z pojedynczych rur szklanych, w których znajduje się absorber. Różnią się od płaskich przede wszystkim izolacją cieplną, która w znacznym stopniu wpływa na sprawność kolektora. W płaskich izolacja wykonana jest z wełny mineralnej, w próżniowych jest to najczęściej próżnia – najskuteczniejszy rodzaj izolacji cieplnej.

Kolektory słoneczne zawsze są tylko dodatkowym źródłem ciepła, wspomagającym główne np. kocioł gazowy, olejowy czy na paliwo stałe. W domach jedno i wielorodzinnych kolektory wykorzystuje się głównie do ogrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Taka instalacja jest stosunkowo niedroga i każdego roku przynosi oszczędności, tym większe im więcej zużywamy ciepłej wody i im droższe jest jej ogrzewanie przez główne źródło ciepła.

Różnice między kolektorami płaskimi a próżniowymi

Kolektory płaskie i próżniowe mają zalety i wady. W okresie letnim, przy wysokich temperaturach otoczenia izolacja cieplna kolektora ma mniejsze znaczenie na jego efektywność. Dzięki większej powierzchni, kolektory płaskie mogą dostarczyć więcej ciepła od próżniowych. Na skutecznej pracy kolektorów w okresie letnim zależy szczególnie użytkownikom kotłów na paliwo stałe. W lecie, dzięki kolektorom nie trzeba uruchamiać kotła lub bardzo rzadko (wygoda), nie trzeba również używać grzałki elektrycznej do ogrzewania wody (oszczędności na kosztach ogrzewania). W pozostałym okresie, przy okazji ogrzewania domu, kocioł tanio ogrzeje również wodę użytkową.

Wiosną i jesienią liczba dni słonecznych jest znacznie mniejsza niż w lecie. Zarówno kolektory płaskie jak i próżniowe działają również w pochmurne dni. Z tym że, tutaj skuteczność próżniowych będzie większa dzięki lepszej izolacji cieplnej kolektora. Należy przy tym pamiętać, że przy pochmurnym niebie słonce dostarcza 50-150 W/m2 energii cieplnej. Mimo że kolektory próżniowe będą lepiej działać w pochmurne dni to i tak uzyskamy z nich stosunkowo mało ciepła, które może wystarczyć jedynie do wstępnego podgrzania wody.

W miesiącach zimowych, przy ujemnych temperaturach, kolektory próżniowe jeszcze lepiej pracują od płaskich. Chociaż bardzo skuteczna izolacja cieplna, która jest ogromną zaleta kolektorów próżniowych, jest jednocześnie ich wadą. Przy ujemnych temperaturach, kolektory płaskie szybciej ulegają odszronieniu. W próżniowych ten proces może trwać nawet do godzin popołudniowych. To samo dotyczy zalegającego śniegu na kolektorach – płaskie szybciej pozbędą się problemu.

Decydując się na wybór odpowiedniego kolektora należy mieć na uwadze przeznaczenie instalacji solarnej oraz sposób i miejsce ich montażu.

W wielu przypadkach, do ogrzewania wody użytkowej, w zupełności wystarczą kolektory płaskie. Próżniowe będą lepszym rozwiązaniem jeśli nie możemy optymalnie ustawić kolektorów płaskich  oraz, jeśli myślimy dodatkowo o wspomaganiu kolektorami ogrzewania budynku. Próżniowe mogą być również lepszym rozwiązaniem jeśli mamy mało miejsca do montażu kolektorów płaskich lub nie możemy optymalnie ich ustawić – próżniowe mogą leżeć bezpośrednio na dachu płaskich, mogą zostać „przyklejone” do ściany budynku, jeśli dach nie jest skierowany na południe poszczególne rury kolektora można obracać i dzięki temu ustawić absorber optymalnie w kierunku południowym.

Coraz większe zainteresowanie kolektorami słonecznymi sprawiło że na rynku mamy wielu producentów tych urządzeń. Większa konkurencja spowodowała obniżenie ich ceny. W ostatnich latach uruchomiono programy dotujące kolektory, co jeszcze w większym stopniu obniża koszty inwestycji.

Zalety kolektorów słonecznych

  • duży wybór dostawców
  • oszczędności na kosztach ogrzewania głównego źródła ciepła
  • nie produkuje się odpadów
  • ograniczenie emisji gazów

Wady kolektorów słonecznych

  • stosunkowo wysoki koszt inwestycji
  • wydajność uzależniona od pogody
  • niewielka wydajność w okresie zimowym

Zobacz też więcej informacji o:

Polecamy

Najnowsze

Kotły węglowe

Kotły węglowe są ciągle popularnym sposobem ogrzewania domów jednorodzinnych jaki większych obiektów. Podstawową ich zaletą są niskie koszty ogrzewania przy stosunkowo niskich kosztach inwestycji. Wymagają jednak w mniejszym lub większym stopniu obsługi oraz paliwa o odpowiedniej jakości. Szczególnie jakość stosowanego paliwa wpływa bezpośrednio na trwałość kotła, jego bezawaryjną pracę i sprawność, co przekłada się bezpośrednio […]

Pompa ciepła – co wpływa na koszt eksploatacji?

Za decyzją o zakupie pomp ciepła stoi zazwyczaj chęć obniżenia kosztów ogrzewania domu. W jakim stopniu wykorzystanie pompy ciepła wpływa na oszczędność na rachunkach? Czy korzystanie z niej wiąże się z dodatkowymi kosztami? Jakie rozwiązania pozwalają zoptymalizować wykorzystanie energii wytwarzanej przez pompę? Z pompą mniej za ogrzewanie Dzięki pompie ciepła nasze wydatki na ogrzewanie mogą […]

Grzejniki wodne

Niezależnie od rodzaju, grzejniki wodne wykorzystują ciepło dostarczone do nich systemem rur przez wodę, która może być ogrzewana kotłem gazowym, olejowym, na paliwo stałe, elektrycznym czy też pompą ciepła. Odbierają ciepło od wody i przekazują do ogrzewanego pomieszczenia. Schłodzona woda trafia z powrotem do urządzenia grzewczego, które ponownie ogrzewa ją do wymaganej temperatury. Każdy grzejnik […]