Kolektory słoneczne

Budowa i zasada działania

Panele słoneczne

Na słoneczną instalację grzewczą składa się kilka elementów. Najważniejszym z nich jest kolektor słoneczny. Jest to wymiennik, w którym następuje zamiana energii słonecznej na ciepło. W Polsce najczęściej stosuje się kolektory płaskie.

Zasadniczym elementem kolektora jest absorber, wykonany najczęściej z miedzi lub aluminium, a więc z metali dobrze przewodzących ciepło. Aby absorber dobrze pochłaniał promieniowanie słoneczne jest on pokryty od strony czołowej np. niklem, czarną miedzią lub innymi związkami chemicznymi charakteryzującymi się dużym współczynnikiem pochłaniania tego promieniowania, jednocześnie ograniczającymi ucieczkę ciepła z absorbera. Do absorbera przylegają rurki, które stanowią kanały przepływowe czynnika grzewczego. Czynnikiem tym może być woda lub płyn niezamarzający. Zaletą układu z wodą jako czynnikiem grzewczym jest mały koszt jego napełnienia, a wadą możliwość zamarznięcia wody.

Układy napełnione płynem niezamarzającym są lepsze. Instalacja taka musi być odporna na działanie płynu, w związku z tym jej cena jest wyższa. Całość znajduje się w szczelnej obudowie, najczęściej aluminiowej i jest izolowana najczęściej wełną mineralną lub pianką poliuretanową. Z góry obudowa zamknięta jest szybą z hartowanego szkła i oddzielona od absorbera szczeliną powietrzną lub próżniową.

Kolejnym elementem instalacji grzewczej jest zbiornik na wodę. Zamontowany jest tam wymiennik ciepła. Jest to spiralnie zwinięta rura najczęściej miedziana.

Jeżeli kolektor słoneczny będzie współpracował z innym kotłem co to najlepiej zastosować zbiornik wykonany specjalnie dla słonecznych instalacji grzewczych, gdzie będą zabudowane dwa wymienniki ciepła.

Ponadto w układzie słonecznej instalacji grzewczej znajduje się pompa obiegowa, która wymusza obieg czynnika grzewczego. Pracą pompy steruje regulator elektroniczny.

Promienie słoneczne ogrzewają absorber w kolektorze słonecznym, który z kolei oddaje ciepło czynnikowi grzewczemu znajdującemu się w rurkach tworzących zamknięty układ grzewczy kolektora. W układzie tym zamontowana jest pompa obiegowa, która tłoczy czynnik grzewczy do wymiennika ciepła, gdzie zostaje ogrzana woda układu co lub/i cwu. Oziębiony czynnik grzewczy powraca z powrotem do kolektora słonecznego i tam ponownie zostaje ogrzany –tym samym zostaje zamknięty cykl pracy. Pompa obiegowa jest sterowana przez regulator elektroniczny i w zależności od potrzeb steruje pracą instalacji kolektora słonecznego.

W przypadku, gdy kolektor nie jest w stanie dać odpowiedniej temperatury np. z powodu zachmurzenia z instalacją tą może współpracować grzałka elektryczna lub inne urządzenie grzewcze np. kocioł gazowy.

Zasady doboru i montażu kolektorów

Kolektory słoneczne głównie stosuje się do uzyskania ciepłej wody użytkowej. Wielkość kolektora można w przybliżeniu dobrać przyjmując na jedną osobę od 1 do 1,5 m² powierzchni.

Jeżeli kolektor będzie również stosowany do ogrzewania domu, wtedy należy wziąć pod uwagę stan ocieplenia budynku i inne czynniki wpływające na zapotrzebowanie cieplne. Kolektory najlepiej współpracują z niskotemperaturowymi systemami ogrzewania (ogrzewanie podłogowe, ścienne).

Od ustawienia kolektorów zależy praktycznie ich działanie. Powinny być usytuowane w kierunku południowym. Muszą być ustawione pod odpowiednim kątem. Na terenie naszego kraju w lecie najlepsze efekty uzyskuje się, gdy kąt ten wynosi 30°, w zimie 60°, natomiast dla kolektora pracującego w ciągu całego roku 45°.

Średnie nasłonecznienie w Polsce pozwala w roku zabezpieczyć w ok. 60-70% zapotrzebowanie na ciepłą wodę. Daje to od ok.220 do 250 dni, kiedy energia słoneczna ogrzewa wodę do ok.50°C. Najlepsze efekty uzyskuje się w okresie od kwietnia do września.