Głównym zadaniem kolektorów słonecznych jest pobieranie energii z promieniowania bezpośredniego , rozproszonego i odbitego, a następnie przekazywanie jej do instalacji grzewczej. Najczęściej montowane są na dachach lub na ziemi. W przypadku dachów płaskich istnieje możliwość wybrania kąta nachylenia kolektora. Natomiast montaż na powierzchni daje możliwości łatwego usuwania kurzu i brudu utrudniającego absorbowanie promieni słonecznych.
Zasada działania w kilku krokach:
- Promienie słoneczne ogrzewają absorber umieszczony w kolektorze, który pochłania promieniowanie słoneczne i zamienia je w ciepło. Czarny absorber odbija dużą część promieniowania, natomiast absorber selektywny jest bardziej skuteczny – pochłania blisko 95% padającego na niego promieniowania.
- Absorber stanowi źródło ciepła dla czynnika grzewczego może to być woda lub płyn niezamarzający, który przepływa przez urządzenie.
- Ogrzany płyn przepływa do zasobnika
- Ciepło zostaje oddane wodzie użytkowej znajdującej się w zasobniku i ochłodzony wpływa z powrotem do zasobnika.
Rodzaje kolektorów
- Kolektory płaskie
Składają się z obudowy, w której znajduje się pokryta ciemną matową warstwą płyta z miedzi lub aluminium, której zadaniem jest pochłanianie promieni słonecznych – tzw. absorber. Obudowa jest ponadto odpowiednio izolowana cieplnie. Do płyty mocowane są przewody, przez które przepływa niezamarzający czynnik grzewczy, np. glikol – odbiera on wytwarzane ciepło. Wierzch kolektora stanowi szyba, zmniejszająca straty ciepła i chroniąca absorber przed wpływem warunków atmosferycznych. Jest ona produkowana ze szkła hartowanego, dzięki czemu odznacza się wysoką odpornością na uderzenia i naciski, które mogą wystąpić w czasie opadów gradu lub śniegu. Istotnym parametrem szyby jest także przepuszczalność promieni słonecznych. Jest to osiągane przez zastosowanie szkła solarnego – 90 procent przepuszczalności lub szkła antyrefleksyjnego – nawet 95 procent.
- Kolektory próżniowe
Ich budowa jest całkiem odmienna: składają się z pojedynczych szklanych rur. W każdej z nich znajduje się absorber otoczony próżnią. Próżnia znacząco zmniejsza straty ciepła do otoczenia, które są istotnym problemem w przypadku kolektorów płaskich. Można napotkać konstrukcje jednowarstwowe lub też dwuwarstwowe. Ta druga odznacza się skuteczniejszą izolacyjnością, lecz jednocześnie przez dwie warstwy szkła do absorbera dociera mniejsza ilość promieni słonecznych.
Na rynku istnieją systemy zabezpieczające glikol przed przegrzaniem. Jeden z nich należący do firmy ASTERSA składa się ze zbiornika kompensacyjnego ze stali nierdzewnej wyposażonego w układ sterowania i pompę. Zbiornik wyposażony w układ magazynowania nośnika ciepła znajdującego się w kolektorze chroni instalację słoneczną. Polecany jest szczególnie dla budynków mieszkalnych, gdzie zapotrzebowanie na ciepło jest nieciągłe.
Sprawność kolektora
Największą sprawność uzyskają kolektory ustawione w kierunku południowym. Kolektor płaski może być odchylony o maksimum 15⁰ w kierunku wschodnim i zachodnim. Jeśli odchylenie będzie większe to jednocześnie musimy zwiększyć powierzchnię kolektora.
Kolektory rurowe mogą mieć większy kąt odchylenia od południa niż kolektory płaskie, ponieważ kąt nachylenia absorbera regulujemy w każdej rurze indywidualnie.
Optymalny kąt ustawienia kolektora nie jest stały: latem wynosi 30⁰, a zimą 60⁰. Kolektory, które mają pracować cały rok najlepiej jest ustawić pod kątem 45⁰.
Firma ASTERSA proponuje konstrukcje wsporcze dla kolektorów do ich montażu na różnych rodzajach dachów.
Wielkość kolektora
Kolektor powinien charakteryzować się taką wielkością, żeby uzyskać średnio 85-95% ciepłej wody użytkowej w półroczu letnim.
Można przyjąć, że czteroosobowa rodzina potrzebuje kolektora:
- płaskiego o powierzchni 1–1,5 m² na 1 osobę, czyli 4–6 m² albo
- rurowego o powierzchni 0,6–0,8 m² na 1 osobę, czyli 2,4–3,2 m².
Jeśli instalacja solarna ma współpracować z instalacją centralnego ogrzewania, przyjmuje się, że na 1 m² budynku przypada od 0,3 do 0,5 m² powierzchni płaskiego kolektora rurowego.
Coraz częściej firmy projektują kolektory nie tylko do podgrzewania c.w.u. , ale także na c.o. Jednak najważniejszą zaletą kolektorów słonecznych jest pozytywny wpływ na środowisko. Wykorzystując naturalne źródła energii ograniczamy wydobycie paliw kopalnych jednocześnie wpływając na wzrost efektywności energetycznej.
Źródło: budujemydom.pl, astersa.net
