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. 4,5 m². Kolektory próżniowe są więc wydajniejsze od płaskich, zwłaszcza w warunkach jesienno-wiosennych i zimowych - pochłaniają nie tylko promieniowanie bezpośrednie (jak kolektory płaskie), ale również rozproszone przez chmury. Latem więc pokrywają zapotrzebowanie na ciepłą wodę w niemal 100%, zaś zimą - nawet w 30%. Ponieważ są wydajniejsze od kolektorów płaskich, wykorzystuje się je częściej także do wspomagania ogrzewania centralnego. Trzeba jednak dodać, że kolektory próżniowe są droższe od płaskich, a sama instalacja nieco bardziej skomplikowana do wykonania.
Rodzaje kolektorów próżniowych
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 są najsprawniejsze.
Heat-pipe
Podstawowym elementem kolektora są specjalne, dwuścienne rury (ciepłowody) ze szkła boro-krzemowego (wytrzymałego mechanicznie, np. na gradobicie), między którymi jest próżnia (0,005 Pa). Kolektor zbudowany jest z kilkunastu do kilkudziesięciu takich rur. Każda rura próżniowa ma w swoim wnętrzu specjalny krążek z rzadkiego, aktywnego chemicznie metalu (boru), który utrzymuje wewnątrz rury idealną próżnię, pochłaniając wszelkie aktywne chemicznie gazy. Wszystkie rury próżniowe wyposażone są często w wizualny wskaźnik szczelności próżni. W przypadku uszkodzenia, końcówka rury zmienia kolor z srebrno-lustrzanego na biały-matowy.
Przykładowo, jedna rura może mieć średnicę 58 mm, zaś druga 47 mm. Rury te są zamknięte na zasadzie termosu. Na powierzchnię wewnętrznej rury napylona jest selektywna warstwa absorbera (AL-N/AL.), dzięki temu, kiedy bezpośrednie nasłonecznienie jest słabe albo nawet nie ma go wcale (bo jest pochmurny dzień) ciepło nadal jest pochłaniane, choć oczywiście mniej intensywniej. Energia ta, już w postaci energii cieplnej, przekazywana jest umieszczonej w szklanym "termosie" miedzianej rurce typu heat-pipe, wypełnionej czynnikiem roboczym.
W kolektorach rurowych absorbery (rury) obracają się - każdy z nich można więc ustawić ręcznie w pozycji optymalnej dla pracy systemu solarnego, pamiętając o utrzymaniu jednakowego kąta nachylenia wszystkich absorberów. W ten sposób można maksymalnie wykorzystać energię promieniowania słonecznego. Dzięki temu możliwa jest zmiana kąta nachylenia absorberów w zależności od pory roku, bez potrzeby zmiany położenia całego kolektora.
Zasada działania
Czynnik roboczy przy ogrzewaniu rur przez słońce zaczyna parować. Punkt wrzenia - moment parowania rozpoczyna się, gdy czynnik grzewczy podgrzany zostanie do temperatury 25ºC. Para konwekcyjnie unosi się do kondensatora rurki cieplnej - ma on postać zgrubienia na końcu rurki. Kondensatory wszystkich rurek podczas montażu umieszczane są w zaizolowanym i zabudowanym (obudowa ze stali kwasoodpornej) miedzianym rozdzielaczu. Podczas pracy zestawu przez rozdzielacz przepływa ciecz solarna, która odbiera ciepło od rurek, opływając ich kondensatory.
Para w kondensatorach schładza się, zamienia w ciecz (kondensuje) i spływa do ponownego nagrzania. Jednocześnie rura pozostaje całkowicie przenikliwa dla promieniowania słonecznego.
