Kolektory płaskie – budowa
Absorbują promienie słoneczne powłoką wykonaną z blachy miedzianej lub aluminium pokrytej najczęściej warstwą selektywną, absorbującą, np. czarnym chromem lub tlenkiem tytanu (rozwiązanie bardziej zaawansowane technologicznie). Do przedniej warstwy absorbera przymocowane są (zgrzewanie lub spawanie) rurki poprowadzone w formie wężownicy (meandrycznie) – to w nich płynie czynnik grzewczy. Transportuje on ciepło od absorbera do spiralnego wymiennika ciepła w zbiorniku, który oddaje ciepło wodzie. Spodnia część kolektora ma warstwę izolacji zmniejszającą straty ciepła, zaś wierzchnia pokryta jest specjalnym, hartowanym szkłem solarnym o wysokiej przepuszczalności (przezroczyste). Ramę kolektora stanowi jednoczęściowy, gięty profil aluminiowy, dostępny przeważnie we wszystkich kolorach RAL.
Kolektory rurowo-próżniowe – budowa
Najpopularniejsze są dwa typy kolektorów rurowych:
- z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego – w rurkach, zamkniętych w rurze próżniowej przepływa czynnik grzewczy – zimny rurą wewnętrzną wpływa do absorbera, a następnie ogrzany wraca do instalacji (rurą zewnętrzną);
- z rurkami cieplnymi (typu heat pipe) – to rozwiązanie jest bardziej zaawansowane technologicznie, a kolektory skonstruowane w ten sposób gwarantują wyższą sprawność w ciągu całego roku.
Heat pipe
Podstawowym elementem kolektora są specjalne, jednościenne rury ze szkła antyrefleksyjnego (wytrzymałego mechanicznie, a jednocześnie przepuszczającego ponad 95% promieniowania). W środku rury znajduje się głęboka próżnia – o szczelności rury świadczy srebrny kolor w jej środkowej, tylnej części. Ilość rur zależy od wielkości kolektora – najczęściej w jednym kolektorze jest ich 20 lub 30, co odpowiada 2 m² i 3 m² powierzchni. Wewnątrz rury umieszczony jest absorber z selektywną powłoką, a do absorbera z kolei przytwierdzona jest rurka heat pipe transportująca ciepło do kolektora zbiorczego.
W tego typu kolektorach rury można obracać w dowolnym kierunku – każdą z nich można więc ustawić ręcznie w pozycji optymalnej dla pracy systemu solarnego, pamiętając o utrzymaniu jednakowego kąta nachylenia wszystkich absorberów. W ten sposób maksymalnie wykorzystuje się energię promieniowania słonecznego. Dzięki temu możliwa jest zmiana kąta nachylenia absorberów w zależności od pory roku, bez potrzeby zmiany położenia całego kolektora.
Kiedy kolektory płaskie, a kiedy próżniowe?
W zasadzie nie ma jednoznacznego zalecenia odnośnie wyboru typu kolektorów słonecznych. Jeżeli większe ilości ciepłej wody zużywamy latem, warto zainwestować w kolektory płaskie. Jeśli natomiast zużycie wody latem i zimą jest porównywalne, chcemy zmniejszyć koszty ogrzewania wody użytkowej również zimą, warto zdecydować się na kolektory próżniowe – są wydajniejsze od płaskich, szczególnie w czasie pochmurniejszych dni. Przykładowo, aby pokryć zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla rodziny 3-4 osobowej wystarczy zazwyczaj instalacja jednego kolektora próżniowego o powierzchni około 3 m². To samo zapotrzebowanie pokryją natomiast dwa kolektory płaskie o łącznej powierzchni ok. 4,6 m².
Kolektory próżniowe są wydajniejsze, zwłaszcza w warunkach jesienno-wiosennych i zimowych – pochłaniają nie tylko promieniowanie bezpośrednie (jak kolektory płaskie), ale również rozproszone przez chmury – a próżnia gwarantuje idealną izolację termiczną. Latem pokrywają więc zapotrzebowanie na ciepłą wodę niemal w 100%, zaś zimą – nawet w 30%. Ponieważ są wydajniejsze od kolektorów płaskich, wykorzystuje się je częściej także do wspomagania ogrzewania centralnego. Kolektory próżniowe są jednak droższe (o ok. 20%) od płaskich, choć sam montaż jest dla instalatora znacznie prostszy – kompletną instalację „składa się” przeważnie 1-2 dni.
Kolektory próżniowe, wymagające mniej miejsca, są lepszym rozwiązaniem przy dachach o mniejszej powierzchni. Są one również polecane, gdy nie ma możliwości optymalnego ustawienia kolektorów płaskich w kierunku południowym i pod odpowiednim kątem do poziomu – kolektory próżniowe mają większe możliwości montażu: mogą leżeć bezpośrednio na dachu płaskim, można je montować na elewacji budynku, ich instalacja możliwa jest zarówno w pionie, jak i poziomie.
Kolektory płaskie są za to estetyczniejsze. Warto je na pewno zastosować, gdy decyzja o instalacji solarnej zapada jeszcze na etapie projektu czy budowy domu. Umożliwiają bowiem montaż w konstrukcji dachu (na tej samej zasadzie co okna połaciowe) i w tej części zastępują fragment pokrycia (to oszczędność na materiale pokryciowym). Niezależnie od wybranego rodzaju pokrycia, idealnie się w nie wpisują. Kolektory płaskie montowane w ten sposób można również łączyć z oknami dachowymi. Płaskie panele solarne zintegrowane z pokryciem i oknami dachowymi tworzą jednolitą powierzchnię.
