Kolektory słoneczne – Czym są?

Kolektory słoneczne są jednymi z głównych urządzeń, za pomocą których możemy czerpać energię słoneczną i zamieniać ją na ciepło do dowolnego użytku. Energia słoneczna docierająca do kolektora jest zmieniana w energię cieplną nośników cieplnych. Nośnikami tymi mogą być takie substancje jak ciecze (najczęściej glikol lub woda) oraz gaz.

Kolektory słoneczne mogą mieć wiele zastosowań. Najpowszechniejsze z nich odnoszą się do funkcjonowania domowych systemów ogrzewania wody. Kolektorem więc podgrzewamy wodę użytkową, ale także możemy zainstalować specjalny kolektor, który podgrzeje wodę w basenie.

Energia słoneczna przetworzona przez kolektory słoneczne może być również zastosowana jako wspomaganie dla ogrzewania centralnego ale również może dostarczać ciepła technologicznego.  Oprócz nagrzewania wody i powietrza kolektor słoneczny może również ochładzać budynki, odprowadzając z nich nadmiar ciepła do atmosfery.

Zastosowania te przede wszystkim spełniają kolektory słoneczne cieczowe i próżniowe.

 

W schemacie prostych instalacji do ogrzewania wody użytkowej znajdują się następujące elementy:

 

1. Kolektory słoneczne (dwa lub cztery na jeden dom jednorodzinny);
2. regulator, który uruchamia pompę obiegu podczas kiedy pojawia się różnica temperatur między wylotem kolektora a zbiornikiem;
3. pompa;
4. naczynie, które kompensuje rozszerzalność temperaturową czynnika, inaczej – naczynie przeponowe;
5. zbiornik, który ma za zadanie gromadzenie ciepłej wody. Posiada dwie wężownice, lub płaszcze grzejne – górne i dolne, które zasilane są czynnikami z kolektorów lub innymi źródłami ciepła;
6. inne źródła ciepła.

 

Kolektory słoneczne dzielą się na:

1. Płaskie;

• gazowe,
• dwufazowe,
• cieczowe.

2. Płaskie próżniowe.
3. Próżniowo rurowe.
4. Skupiające (cieczowe).
5. Specjalne ( izolacja transparentna, okno termiczne).

 

Kolektory słoneczne płaskie składają się z :

• absorbera (blachy miedzianej w powłoce selektywnej);
• wymiennika ciepła (rurki miedziane zlutowane z absorberem)
• izolacja (najczęściej wełna mineralna)
• przezroczyste pokrycie ze szkła naturalnego.

 

Kolektory słoneczne próżniowo – rurowe zbudowane są z :

rur próżniowych napełnionych substancją zbierającą ciepło, czyli absorberem) która umieszczona jest w próżni. Brak tlenu pozwala na skuteczniejszą pracę kolektorów w warunkach atmosferycznych zbliżonych do polskich. W tym wypadku nie jest tak ważna temperatura powietrza, lecz wystarczą same promienie światła słonecznego docierające do kolektora. Pracuje więc on nawet w mrozy.

Niektóre z tych rodzajów kolektorów mają zwierciadło, które dodatkowo doświetla i dogrzewa absorber na stronie odsłonecznej. Zamontowane jest poza rurkami lub na rurce próżniowej, w zależności od producenta kolektorów.

Ten typ kolektorów mają znacznie większą wydajność niż kolektory płaskie, jednak technologia ich wykonania czyni ich o wiele droższymi. Wadą kolektorów jest również słabsza wytrzymałość na warunki pogodowe – zniszczyć kolektor mogą zniszczyć intensywniejsze opady gradu. Zimą za to, gdy pada śnieg, nie ma możliwości zastosowania obiegu odwróconego, aby rozmrozić powłokę lodową zalegającą na powierzchni kolektora. Takie rozwiązanie jest za to dostępne w kolektorach płaskich.

Kolektory słoneczne płaskie i próżniowe dostarczają 60% ciepła, które potrzebne jest do ogrzewania wody użytkowej w skali roku. Próżniowy typ kolektorów wymaga mniejszej powierzchni zabudowy niż typ kolektorów płaskich. Wystarczającą powierzchnią dla kolektorów próżniowych do 3 m, za to kolektory płaskie zajmują już 5 m.

Kolektory słoneczne skupiające.

Działanie kolektorów skupiających polega na odbijaniu promieni słonecznych w kierunku absorbera, który jest również wymiennikiem ciepła. Zwierciadła kierują promienie słoneczne na absorber, który porusza się zgodnie z ruchem słońca na niebie. Zwiększa to koszty budowy i utrzymania kolektora. Zapewnia za to większą skuteczność i sprawność instalacji. Świetnym dopełnieniem całości mogą być pompy ciepła powietrzne.