Ciepło ze słońca. Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne służą do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Dodatkowo mogą być wykorzystywane jako wspomaganie wodnego ogrzewania budynku. Kolektory słoneczne zamieniają energię słoneczną na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz (np. glikol) lub gaz (powietrze).

Na rynku dostępne są dwa podstawowe rodzaje kolektorów słonecznych: płaskie i próżniowe rurowe. Ze względu na trudności technologiczne rzadko spotyka się płaskie kolektory próżniowe. Jakie zatem względy decydują o tym, że jedne z nich są popularniejsze od drugich. Co tak naprawdę kryje się za wyborem odpowiedniego rozwiązania, a na co szczególnie należy zwracać uwagę?

Jak pokazują statystyki ESTIF (European Solar Thermal Industry Federation) w krajach Europy Zachodniej standardem rynkowym stały się kolektory płaskie (około 85 – 90% udziału w rynku).
W Polsce udział rynkowy kolektorów próżniowych jest dość wysoki i wynosi 25% udziału w rynku. Wynika to z istniejącego w naszym kraju przekonania wielu inwestorów, że próżniowy kolektor jest lepszy od płaskiego.

Generalnie, mniejsze zainteresowanie próżniowymi kolektorami słonecznymi wynikać może z ich wysokiej ceny, kilkakrotnie wyższej niż kolektorów płaskich. Dotyczy to szczególnie kolektorów próżniowych najwyższej klasy, które charakteryzują się dobrą sprawnością. Okazuje się bowiem, że nie każdy kolektor próżniowy jest sprawniejszy od swojego płaskiego odpowiednika.

W wielu przypadkach cena kolektora próżniowego jest dwa, a nawet trzykrotnie wyższa od kolektora płaskiego a uzyskiwane z nich ciepło jest nawet o 40% mniejsze. W tych przypadkach relacja ceny do wydajności jest więc bardzo niekorzystna dla kolektorów próżniowych. Wynika to najczęściej z faktu, że na rynku dostępnych jest mnóstwo kolektorów próżniowych kiepskiej jakości. Dlatego też nie warto kierować się opinią, że każdy próżniowy kolektor wykazuje wyższą sprawność.

Co wybrać?
Próżniowe kolektory słoneczne rurowe występują w dwóch podstawowych rodzajach: jednościenne i dwuścienne – najczęściej spotykane na rynku. Ich cechą wspólną jest zastosowanie próżni jako izolacji cieplnej, dla ograniczenia strat ciepła od absorbera do otoczenia kolektora słonecznego.

W przypadku rur próżniowych dwuściennych próżnia jest wytworzona pomiędzy dwoma ścianami szklanymi. W przypadku rur jednościennych rura szklana jest szczelnie połączona z rurką czynnika grzewczego.

W praktyce wygląda to tak, że choć straty ciepła w przypadku kolektorów dwuściennych będą najniższe, nie ma to przełożenia na ich sprawność, która jest niższa (od kolektorów jednościennych i płaskich) wskutek słabszego przepuszczania promieniowania słonecznego do wnętrza kolektora.

Za instalacją płaskich kolektorów słonecznych przemawia też częste w naszym kraju zjawisko szronienia lub zalegania śniegu na kolektorach. Kolektory próżniowe charakteryzują niskie straty ciepła do otoczenia co powoduje ich wolniejsze rozmrażanie i niższą sprawność w okresie zimowym. Stąd ich niewielka popularność w krajach, takich jak Austria, Szwajcaria czy Francja.

Zaletą próżniowych kolektorów rurowych jest możliwość ich zamontowania na dachu płaskim w pozycji poziomej. Umożliwia to obrót rur i ustawienie ich pod odpowiednim kątem. Należy jednak pamiętać, że najlepszą pozycją dla każdego rodzaju kolektora jest odpowiednie nachylenie.

W przypadku instalacji kolektora próżniowego w pozycji poziomej na dachu płaskim jego sprawność spada tylko o 10%.

Ponadto na płaskich powierzchniach mamy do czynienia z intensywniejszym zjawiskiem zalegania śniegu, co także znacznie obniża sprawność kolektora. Dlatego kolektory próżniowe w pozycji poziomej instaluje się niemal wyłącznie na budynkach wysokich, gdzie działają znaczne siły wiatru. Ułożenie poziome umożliwia zmniejszenie ciężaru stelażu nawet kilkakrotnie w porównaniu z wolnostojącymi stelażami umożliwiającymi ustawienie płaskiego kolektora pod kątem.

Wniosek
Jak podkreślają specjaliści zajmujący się instalacjami solarnymi warto spojrzeć na to jakich wyborów dokonuje się w krajach, gdzie energetyka słoneczna jest znana dłużej niż w Polsce. W większości przypadków lepiej jest zainwestować w płaskie kolektory słoneczne dobrej klasy, a jeżeli już inwestować w kolektory próżniowe to jedynie w te, które mają rzeczywiście wyższą sprawność od płaskich, co jak się okazuje nie jest wcale regułą.