Kolektory słoneczne są to urządzenia służące do zamiany energii promieniowania słonecznego w energię cieplną zgromadzoną np. w zasobniku Ciepłej Wody Użytkowej (tzw. Bojler). Jest on zarazem buforem ciepła zgromadzonego w dzień kiedy świeci słońce abyśmy mogli korzystać z tego ciepła w nocy czy dzień pochmurny. Lustro kolektora powinno być ustawione w kierunku południowym, a optymalny kąt nachylenia do poziomu to 45 stopni.
Zasada działania kolektora słonecznego:
Najważniejszym elementem kolektora słonecznego jest absorber czyli powłoka absorbująca energię słoneczną. Od jej stopnia absorpcji i współczynnika emisji zależy w dużym stopniu sprawność całego kolektora. Ciepło przechwycone przez kolektor jest odprowadzane, za pomocą czynnika grzewczego (roztworu glikolu), do magazynu ciepła, będącego jednocześnie wymiennikiem ciepła czyli zasobnika ciepłej wody użytkowej. Automatyka (regulator solarny) liczy różnicę temperatur między kolektorem a magazynem ciepłej wody i jeżeli uzyska ona zadaną maksymalną wartość, załączana jest pompa obiegowa instalacji solarnej. W tym momencie wymuszony zostaje przepływ czynnika grzewczego w stronę wymiennika ciepła. Wprawiony w ruch glikol, przepływa przez wężownicę solarną w wymienniku i przekazuje nagromadzone ciepło do wody wypełniającej wspomniany wymiennik. Wraz ze spadkiem temperatury kolektora, a jednocześnie wzrostem temperatury wody w wymienniku, maleje różnica temperatur pomiędzy tymi dwoma urządzeniami. Jeżeli osiągnie ona minimalną zadaną wartość, regulator solarny wyłączy pompę i tym samym kolektor zacznie się nagrzewać. Cały cykl zostaje powtarzany po nagrzaniu się ponownym kolektora. Dalsze wykorzystanie ciepła zależy od potrzeb użytkownika: może to być wspomaganie wytwarzania, a w miesiącach letnich wyłączne wytwarzanie ciepłej wody użytkowej, wspomaganie niskotemperaturowych instalacji centralnego ogrzewania lub podgrzewanie wody basenowej.
W chwili obecnej na świecie stosowane są dwa podstawowe rodzaje kolektorów słonecznych tzw. kolektory płaskie i kolektory próżniowe.
Rurowe kolektory próżniowe:
Kolektory próżniowe to wysoko zaawansowany produkt techniki solarnej. Kolektor słoneczny próżniowy składa się ze szklanych rur o podwójnych ściankach pomiędzy którymi panuje najdoskonalsza izolacja, jaką jest próżnia, chroniąca ciepło nagromadzone w kolektorze przed rozproszeniem (zasada termosu). Wewnątrz znajduje się rurka cieplna „heat-pipe” ulepszona chemicznie i termicznie, w środku której zachodzi parowanie i skraplanie cieczy. Zewnętrzna część rury próżniowej jest wykonana w całości ze szkła odpornego na uderzenia mechaniczne (opady gradu do 35mm). Rury wykonane są z gładkiego szkła, uniemożliwiającego zaleganie śniegu i zanieczyszczeń. Obudowa kolektora wykonana jest w całości z charakteryzującej się długą żywotnością stali kwasoodpornej lub aluminium. Rury próżniowe są mocowane szeregowo w izolowanej szynie zbiorczej, w której biegną rurki miedziane zbiorcze.
Zaletą kolektorów próżniowych jest zdolność pochłaniania promieniowania słonecznego rozproszonego oraz ograniczone straty ciepła dzięki próżni w rurach kolektora co zwiększa sprawność kolektora w dni pochmurne oraz w okresie od jesieni do wiosny.
Wadą kolektorów próżniowych jest możliwość rozszczelnienia się rury, utratą próżni a co za tym idzie spadkiem sprawności. Jednakże w razie rozszczelnienia czy rozbicia jednej z rur można ją szybko wymienić nie przerywając przy tym pracy całego układu.
Płaskie kolektory słoneczne:
Płaski kolektor cieczowy składa się z czterech podstawowych elementów:
a) absorbera energii słonecznej – tj. głównego elementu kolektora, wykonanego z metalu dobrze przewodzącego ciepło: najczęściej jest to miedź lub aluminium, pokrytego substancjami mającymi zwiększyć współczynnik absorbcji, tworzącymi jego powłokę. Taką warstwą może być powszechnie stosowany chrom galwaniczny lub wysoko selektywne warstwy związków tytanu.
b) wymiennika ciepła – najczęściej jest to rurka miedziana ułożona w tzw. serpentynie, przylutowana do powierzchni absorbera. Im większa jest powierzchnia styku rurki z absorberem tym sprawność kolektora jest wyższa.
c) przeźroczystej pokrywy (szyby solarnej) – wykonanej ze szkła o niskiej zawartości tlenków żelaza i przez to wysokiej przepuszczalności promieni słonecznych, bądź też z odpowiednio dobranych i zespolonych w podwójną warstwę tworzyw sztucznych.
d) izolacji i obudowy – które minimalizują straty ciepła do otoczenia. Jako izolator stosuje się głównie wełnę mineralną lub poliuretan.
Zaletą kolektorów płaskich jest prosta konstrukcja i brak elementów które mogły by się uszkodzić w trakcie użytkowania oraz bardzo wysoka sprawność w okresie letnim.
Wadą kolektorów płaskich jest stosunkowo niska sprawność w okresie zimowym ale w naszym klimacie w okresie zimy i tak musimy korzystać z dodatkowych źródeł energii.
Roczny koszt eksploatacji kolektorów słonecznych to około 50 zł (pobór prądu przez zespół pompowy solarny) , niezależnie od wielkości instalacji.
I tak w wielkim skrócie przedstawiliśmy Państwu niewielką część informacji dotyczących kolektorów słonecznych.
