Kolektory słoneczne: rodzaje i działanie – przegląd produktów

Nazwa kolektor pochodzi z łaciny i w wolnym tłumaczeniu oznacza zbieracz. I rzeczywiście – promienie słoneczne są „zbierane” przez kolektor i przetwarzane na energię cieplną.

Kolektory słoneczne dzielą się ze względu konstrukcję na płaskie, próżniowe rurowe oraz próżniowe płaskie.

Kolektory płaskie

Nowoczesny kolektor płaski składa się z absorbera w postaci blachy przewodzącej ciepło zintegrowanej z systemem rurek przepływowych, przezroczystego przykrycia w formie szyby od frontu oraz izolacji cieplnej z tyłu i po bokach.

Bardzo ważną rolę w efektywnym przenoszeniu ciepła z blachy absorbera na rurki przepływowe odgrywa sposób połączenia tych elementów. Absorber może przybrać postać pasków ułożonych we wnętrzu kolektora obok siebie lub wypełniać cały obrys wewnętrzny kolektora.

Ważną kwestią jest właściwa eksploatacja kolektorów z absorberami wyposażonymi w powłoki selektywne. Są one wrażliwe na działanie wilgoci, wykraplanie się pary wodnej, dwutlenku siarki i tlenku azotu, a także na kontakt z powietrzem atmosferycznym ze znaczną zawartością soli. Dlatego też absorbery z powłoką selektywną oddają mniej energii w sposób niekontrolowany, przez co szyba solarna jest ogrzewana w mniejszym stopniu, co prowadzi do zmniejszenia strat ciepła w kolektorze.

Szyby w kolektorach słonecznych stanowią element chroniący, izolujący i stabilizujący. Wydajność szyby solarnej zależy w decydującej mierze od zastosowanego szkła. Promieniowanie słoneczne powinno bez przeszkód pokonać tę barierę, dlatego stosowane jest szkło solarne wyróżniające się wyjątkową czystością składu chemicznego. 

Rurowe kolektory próżniowe

rurowych kolektorach próżniowych stosuje się jedno- lub dwuścienne rury szklane.

Ten rodzaj kolektorów dzieli się na dwie podstawowe grupy:

  • z bezpośrednim przepływem – medium robocze przepływa w takich kolektorach przez absorber znajdujący się wewnątrz rur,
  • z rurkami grzewczymi (heat pipe) – transport ciepła z absorbera do medium grzewczego zachodzi w zamkniętym obwodzie.

Dla poprawy efektywności kolektorów rurowych stosuje sięzwierciadła (lustra CPC) skupiające promieniowanie. Odbicie promieni słonecznych padających na kolektor od lustra pomiędzy rurami próżniowymi pozwala wykorzystać część energii, która w przypadku kolektorów bez lustra jest tracona.

Płaskie kolektory próżniowe

W konstrukcji płaskiego kolektora próżniowego wykorzystuje się zjawisko zmniejszenia strat oraz emisji ciepła wynikające np. z konwekcji w wyniku wprowadzenia podciśnienia do wnętrza urządzenia.

Parametry można dodatkowo poprawić, zastępując pozostałości powietrza gazem szlachetnym. Określenie próżniowynie do końca pasuje do tego rodzaju kolektora – mamy tu  do czynienia z podciśnieniem o wartości nieporównywalnej z podciśnieniem występującym w rurach próżniowych.

Koniecznie należy zamontować podpór dla szyby solarnej w celu przeniesienia znacznych obciążeń wynikających z różnicy ciśnień pomiędzy otoczeniem a wnętrzem kolektora. Podpory te muszą być umieszczone w odstępach co 10 cm.

Kolektory takie muszą być również wyposażone w dodatkowe króćce służące do wytworzenia podciśnienia we wnętrzu urządzenia (należy to zrobić po montażu) oraz ewentualnego usunięcia powietrza po pewnym okresie eksploatacji. Obowiązkowe jest regularne kontrolowanie tego podciśnienia.