Paliwo do kolektorów to jedna z niewielu rzeczy, którą możemy dostać za darmo. Płatność obowiązuje nas tylko raz – podczas zakupu i montażu urządzenia.
Kolektory słoneczne używane są najczęściej do podgrzewania c.w.u – rzadziej do wspomagania centralnego ogrzewania. W polskiej strefie klimatycznej oparcie systemu grzewczego jedynie na takim rozwiązaniu jest niewystarczające, ponieważ nie pozwala pokryć zapotrzebowania na ciepło i c.w.u. Instalacja musi być połączona z innym źródłem ciepła. Zastosowanie kolektorów pozwala zaoszczędzić ok. 70 proc. kosztów ogrzania ciepłej wody i ok. 20 proc. ciepła do ogrzewania. W sezonie letnim, kiedy promieniowanie słoneczne jest duże, oszczędności na podgrzewaniu c.w.u sięgać mogą nawet 100 proc.
Tańszy płaski...
Na rynku dostępne są dwa rodzaje kolektorów słonecznych: cieczowe – płaskie, oraz rurowe – próżniowe. Dużym zainteresowaniem cieszą się proste w konstrukcji kolektory płaskie. Zbudowane są z jednej lub kilku, specjalnie ukształtowanych, rurek umieszczonych na blasze i materiale izolacyjnym, przykrytych powłoką absorbcyjną i szybą. Szyba powinna być wykonana ze szkła o niskiej zawartości tlenków żelaza. Nieco droższe kolektory z szybą pryzmatyczną są wydajniejsze, a ze szkłem hartowanym odporniejsze na uszkodzenia mechaniczne, jak np. gradobicie. Nie stosuje się pokryw z tworzyw sztucznych – szybko niszczą się pod wpływem wysokich temperatur i są podatne na zarysowania, które obniżają przepuszczalność promieni słonecznych.
Najważniejszą częścią kolektora jest absorber. To on pochłania i przekazuje ciepło. Wykonany może być z miedzi, mosiądzu lub aluminium. Pokryty jest powłoką absorbującą (nieselektywna – dobrze absorbuje i emituje ciepło) lub emitującą (selektywna – dobrze absorbuje i jednocześnie ogranicza emisję ciepła). Powłoki absorbujące wykonane są z czarnych lakierów. Emitujące powstają w wyniku galwanicznego nałożenia czarnego chromu lub tlenków tytanu. Lepsze, ale i droższe są kolektory mające powłoki emitujące – sprawiające, że wydajność kolektora może zwiększyć się nawet o 50 proc. Do izolacji kolektora stosuje się wełnę mineralną lub poliuretan. Dobrze zaizolowany ma izolację ok. 50 mm grubości. Wszystkie elementy kolektora umieszczone są w obudowie (najczęściej aluminiowej).
Kolektory płaskie zamieniają promieniowanie słoneczne w ciepło, które czynnik roboczy – płyn solarny – oddaje wymiennikowi ciepła. Może się to odbywać przy udziale pompy włączanej przez układ sterujący, gdy temperatura cieczy solarnej w kolektorze jest wyższa od temperatury wody w zbiorniku. Ciepło oddawane jest wodzie poprzez wymiennik znajdujący się wewnątrz zbiornika.
...lepszy próżniowy
Kolektory próżniowe to podwójne szklane rury, między którymi znajduje się próżnia. Absorber ma postać wąskiego paska z przylutowaną od spodu rurką miedzianą. Ogrzanie płynu w rurach odbywa się na dwa sposoby. W pierwszym, czynnik grzewczy przepływa przez rury kolektora i odbiera ciepło z absorbera. W drugim, wykorzystana jest działająca na zasadzie kondensatora pojedyncza rurka nazywana „rurką ciepła”. W tym przypadku czynnik roboczy nie przepływa bezpośrednio, ale paruje pod wpływem promieniowania i oddaje ciepło w specjalnym wymienniku ciepła. Dzięki temu, wymiana ciepła odbywa się na sucho, a jego straty ograniczone są do minimum.
Zacznijmy od przeznaczenia
Kupując kolektory nie można kierować się jedynie ceną. Najpierw należy określić ich przeznaczenie (np. czy będą podgrzewać tylko c.w.u.), przyszłą lokalizację oraz powierzchnię, jaką mogą zająć. Najczęściej kolektory montowane są na dachu. Można je także – na specjalnym stojaku zainstalować na ziemi. W zależności od ilości miejsca wybieramy kolektor pionowy lub poziomy. Największą sprawność osiągają kolektory zwrócone szybą na stronę południową, z kątem nachylenia 45° (lub 30°, jeśli kolektor będzie używany jedynie w miesiącach letnich, np. do ogrzewania wody w basenie). O doborze instalacji decyduje także liczba osób, która będzie z niej korzystała. Do podgrzewania ciepłej wody, w sezonie wiosenno-letnim, wystarczą w zupełności kolektory płaskie. Jeżeli chcemy korzystać z energii słonecznej cały rok, powinniśmy wybrać droższe kolektory próżniowe, które wychwycą nawet promieniowanie rozproszone, przebijające przez cienką warstwę chmur.
Grawitacyjny czy wymuszony?
Aby kolektory mogły przygotować ciepłą wodę użytkową, w instalacji solarnej powinien znaleźć się także zasobnik ciepłej wody użytkowej. Do wyboru mamy dwie możliwości. Możemy kupić zbiornik z jedną wężownicą – będzie wtedy pracował samodzielnie. Jest to najprostsze rozwiązanie, ale mało opłacalne. Ciepła woda jest dostępna jedynie wtedy, gdy zostanie podgrzana przez kolektory. Jeśli, na przykład, cały zapas zużyjemy wieczorem, to w nocy woda będzie zimna. Można kupić także zasobnik z dwiema wężownicami – w momencie, kiedy podgrzana przez kolektory woda skończy się lub będzie miała zbyt niską temperaturę, dogrzana zostanie np. przez kocioł. Zasobnik z dwiema wężownicami jest o ok. 800 zł droższy od tego z jedną.
Zasobniki c.w.u. są urządzeniami stojącymi o dużej pojemności – najmniejsze mają ok. 125 l. Mają lepszą izolację termiczną od tradycyjnych zasobników c.w.u.
Zasobniki c.w.u. mogą pracować w dwóch obiegach: grawitacyjnym lub wymuszonym. Obieg grawitacyjny to najprostsza i najtańsza możliwość podgrzania wody. Nagrzany przez słońce czynnik grzewczy sam unosi się do góry zasobnika. Nie ma konieczności instalacji pompy obiegowej. Układ sam dopasowuje się do nasłonecznienia. Jednak, by mógł pracować prawidłowo i skutecznie działać, zasobnik trzeba umieścić powyżej kolektorów (dolna krawędź musi znajdować się ok. 30 cm nad kolektorami). Jest to dobre rozwiązanie, gdy kolektory umieszczone są na stelażach w ogrodzie – zasobnik może znajdować się wtedy w pomieszczeniu na piętrze. W obiegu wymuszonym, czynnik grzewczy wprawiany jest w ruch pracą pompy. Taka instalacja wymaga stosowania zasobników dwuwężownicowych. Pozwala to na kaskadowe podłączenie jej do instalacji c.o. Podczas słonecznej pogody woda w zasobniku podgrzewana jest przez kolektory. Specjalny regulator włącza pompę w obwodzie solarnym, gdy temperatura „na kolektorze” jest wyższa o nastawioną wartość od temperatury w dolnej części zasobnika. W dzień pochmurny, gdy kolektor nie osiąga wymaganej temperatury, kocioł włącza się i działa do momentu, gdy woda w górnej części zasobnika osiągnie odpowiednią temperaturę. Kocioł ma regulator sterujący pracą pompy i działa zgodnie z zasadą tzw. priorytetu ciepłej wody (czyli najpierw podgrzewana jest woda użytkowa, a dopiero potem woda do instalacji c.o.).
Ile mamy słońca?
Anna Olszewska-Krysztofiak, Aneta Demianowicz
Ciąg dalszy artykułu w formacie pdf:
Pobierz wersję pdf: Odzyskujemy ciepło
