Kolektory słoneczne

Krótka historia

Kolektory słoneczne to nowoczesna technologia, która wykorzystuje energię słoneczną do produkcji ciepła. Pierwsze urządzenie służące do podgrzewania wody energią słoneczną wynalazł w 1767 szwajcarski naukowiec, Horace de Saussare. Podobne urządzenie wprowadzono natomiast do sprzedaży w 1891 roku w Stanach Zjednoczonych. Początkowo kolektor tworzyła drewniana skrzynia, w której umieszczono pomalowany na czarno zbiornik, a urządzenie montowano na dachu budynku żeby miało lepszy dostęp do słońca. Mimo prostej budowy i dosyć wysokiego kosztu, produkt cieszył się sporym powodzeniem. Bardziej zaawansowane rozwiązanie opatentował w 1909 roku William J. Bailley, który zaprojektował urządzenie składające się z miedzianych rur i zbiornika umieszczonego w środku budynku. Kolektory płaskie zostały natomiast opracowane w 1950 roku i obecnie cieszą się największą popularnością. Postęp technologii solarnej jest w dużej mierze uzależniony od kondycji innych źródeł energii, a jej najbardziej dynamiczny rozwój zbiega się z kryzysami i podwyżkami cen na rynku paliw konwencjonalnych. Obecnie dzięki zwiększonej świadomości ekologicznej, rosnącemu zapotrzebowaniu na energię i rozwojowi technologii solarnych ich wykorzystanie na całym świecie dynamicznie wzrasta. W Polsce w ciągu ostatnich 10 lat można było zaobserwować ogromny wzrost wykorzystania kolektorów słonecznych, dzięki czemu nasz kraj zajmuje 7 pozycję pod względem sprzedaży tych urządzeń w Europie.

Charakterystyka techniczna

Na polskim rynku dostępnych jest kilka rodzajów kolektorów, do najpopularniejszych jednak zaliczają się: kolektory płaskie, próżniowo-rurowe i płaskie-próżniowe.

Kolektory płaskie

Mają wytrzymałą konstrukcję obudowy, dzięki zastosowaniu sztywnej ramy giętej ze specjalnego profilu aluminiowego. Spodnia ściana wykonana jest z blachy aluminiowej, a wierzchnia pokrywa ze specjalnego wysoko przepuszczalnego szkła solarnego. Z dołu i z boku znajduje się izolacja wykonana z wełny mineralnej o niskim przewodnictwie cieplnym. Specjalnie zaprojektowane zestawy montażowe ze stali nierdzewnej służą do bezproblemowego i pewnego mocowania kolektorów do dachów o różnych kątach nachylenia, krytych dachówką, papą lub blachą.

Kolektory płaskie służą do otrzymywania ciepłej wody użytkowej lub podgrzewania wody w basenie.

Kolektory próżniowo-rurowe

Zbudowane są z próżniowych rur solarnych o średnicy 58 mm, zapewniających idealną izolację absorberowi, który znajduje się wewnątrz każdej rury i jest zespolony ze specjalnie skonstruowaną rurką HEAT PIPE. Próżnia gwarantuje minimalne straty ciepła, a specjalna technologia umożliwia niemal natychmiastowy rozruch kolektora i uzyskanie dużych mocy, dzięki czemu może być on nawet trzykrotnie wydajniejszy od kolektora płaskiego. Niezależne rury próżniowe połączone są z masywną, miedzianą głowicą kolektora, w której ciepło przekazywane jest do układu solarnego.

Zastosowanie niezależnych, próżniowych rur solarnych jest ponadto rozwiązaniem bardzo bezpiecznym (w sytuacji mechanicznego uszkodzenia kolektora można wymienić pojedynczą rurę próżniową, podczas gdy cały układ solarny pracuje normalnie).

Dużą zaletą próżniowych kolektorów słonecznych jest ich zdolność do wyłapywania rozproszonego promieniowania słonecznego, co oznacza, że kolektory te wytwarzają ciepło nawet w pochmurne dni. Konstrukcja kolektora chroni także instalację przed przegrzaniem, nie ma więc potrzeby zasłaniania paneli na czas dłuższej nieobecności.

Kolektory płaskie-próżniowe

Mają budowę i parametry wytrzymałościowe kolektorów płaskich oraz izolację kolektorów próżniowo-rurowych. Posiadają bardzo długą żywotność (gwarancja 12 lat). Wykluczono w nich całkiem temperaturę startową, dzięki czemu udało się zwiększyć ich sprawność i wydajność, stąd też są wykorzystywane do wsparcia centralnego ogrzewania. Niestety za zaawansowanie technologiczne trzeba płacić, stąd też kolektory te są najdroższym rodzajem kolektorów słonecznych.

Osprzęt pomocniczny

System solarny to nie tylko kolektory słoneczne, ale również osprzęt pomocniczy, który dopiero w całości składa się na sprawnie działający układ do produkcji ciepła. Najważniejsze elementy tego układu zostały opisane poniżej:

Sterownik solarny

Steruje pracą pomp kolektorowych, m.in. otwierając lub zamykając dopływ płynu solarnego w zależności od temperatury kolektorów słonecznych oraz temperatury w zbiorniku akumulacyjnym. Jest to w pełni zautomatyzowany układ elektroniczny, podłączony do czujników temperatury i przepływu, który steruje pracą całości zestawu solarnego.

Zbiorniki

Służą do magazynowania podgrzanej wody, dlatego istotne jest, by ich wielkość była dopasowana do potrzeb rodziny lub innego odbiorcy. Ważna jest także odpowiednia izolacja termiczna, aby woda nie stygła w godzinach, kiedy słońce nie operuje (np. w nocy).

Grupa pompowa solarna

Zapewnia krążenie cieczy w obiegu instalacji. Prędkość obiegowa dostosowana jest do ilości pobieranej energii cieplnej.

Rura elastyczna

Używana do łączenia kolektorów. Wykonana jest ze stali nierdzewnej, wytrzymuje ciśnienie do 12 atmosfer.

Otulina kauczukowa

Bardzo odporna na promieniowanie UV, pozostaje elastyczna nawet w temperaturze do 175 st. C. Jest łatwa w montażu, nie wymaga specjalnych urządzeń.

Naczynia solarne

Mają za zadanie przyjmować nadwyżki wody. Nie są one konieczne, ale są pożądane, bo podwyższają sprawność i bezawaryjność układu.

Płyn solarny

Jest to nośnik ciepła na bazie glikolu propylenowego. Odporny na parowanie, posiada atest PZH.