Najczęściej stosowanymi rodzajami kolektorów słonecznych są kolektory cieczowe — płaskie bądź rurowe (próżniowe). Budowa kolektorów próżniowych jest dużo bardziej złożona niż kolektorów płaskich, a przy tym ich cena niestety wyższa. Jednak ich sprawność (czyli stosunek ilości energii pobranej przez tzw. czynnik roboczy do ilości energii słonecznej docierającej do kolektora) — jest znacznie większa.
Jak działa kolektor?
Na kol
ektory próżniowe składają się przede wszystkim dwuścienne rury próżniowe, w których poprowadzone są rurki cieplne (heat pipes) zawierające odpowiednią ciecz. Rury próżniowe są montowane równolegle względem siebie na specjalnej ramie montażowej i połączone z zespołem odbiorczym ciepła (tzw. wymiennikiem kolektora). Każda rura solarna zbudowana jest z dwóch rurek wykonanych ze szkła. Pomiędzy dwoma rurkami znajduje się próżnia, która jest doskonałym izolatorem i zapobiega stratom cieplnym. Zewnętrzna rurka jest przezroczysta, aby zminimalizować odbicie promieni słonecznych. Natomiast rurka wewnętrzna pokryta jest specjalną warstwą o wysokich właściwościach absorpcyjnych umożliwiającą pochłanianie zarówno promieniowania słonecznego, jak i rozproszonego. Heat pipe jest montowana wewnątrz rury próżniowej łącznie ze specjalnym blaszanym radiatorem, którego zadaniem jest zwiększenie odbioru ciepła od absorbera. W przestrzeni wewnętrznej heat pipe znajduje się ciecz o temperaturze wrzenia 25°C. Powyżej tej temperatury ciecz zaczyna wrzeć, a para unosi się do górnej końcówki rurki cieplnej, gdzie poprzez oddanie ciepła przepływającemu medium ulega skropleniu i spływa na dół — proces ten przebiega cyklicznie.
ektory próżniowe składają się przede wszystkim dwuścienne rury próżniowe, w których poprowadzone są rurki cieplne (heat pipes) zawierające odpowiednią ciecz. Rury próżniowe są montowane równolegle względem siebie na specjalnej ramie montażowej i połączone z zespołem odbiorczym ciepła (tzw. wymiennikiem kolektora). Każda rura solarna zbudowana jest z dwóch rurek wykonanych ze szkła. Pomiędzy dwoma rurkami znajduje się próżnia, która jest doskonałym izolatorem i zapobiega stratom cieplnym. Zewnętrzna rurka jest przezroczysta, aby zminimalizować odbicie promieni słonecznych. Natomiast rurka wewnętrzna pokryta jest specjalną warstwą o wysokich właściwościach absorpcyjnych umożliwiającą pochłanianie zarówno promieniowania słonecznego, jak i rozproszonego. Heat pipe jest montowana wewnątrz rury próżniowej łącznie ze specjalnym blaszanym radiatorem, którego zadaniem jest zwiększenie odbioru ciepła od absorbera. W przestrzeni wewnętrznej heat pipe znajduje się ciecz o temperaturze wrzenia 25°C. Powyżej tej temperatury ciecz zaczyna wrzeć, a para unosi się do górnej końcówki rurki cieplnej, gdzie poprzez oddanie ciepła przepływającemu medium ulega skropleniu i spływa na dół — proces ten przebiega cyklicznie.Zalety próżniowych kolektorów rurowych
Kolektory próżniowe charakteryzują się dużą efektywnością w ciągu całego roku, zarówno w sezonie letnim, jak i zimowym. Zastosowane w kolektorze elementy refleksyjne odbijają promienie słoneczne wprost na rurę próżniową, dzięki czemu absorpcja promieni jest możliwa nawet przy stosunkowo niekorzystnym kącie padania (np. w jesienne bądź zimowe pochmurne dni).
Mała pojemność cieplna, charakterystyczna dla tego rodzaju kolektorów, powoduje, że odbiór ciepła następuje już po 5 sekundach od momentu, gdy miedziana rurka odbioru ciepła osiąga 25°C.
W sytuacji, gdy uszkodzeniu lub zniszczeniu ulega jedna lub nawet kilka rur, kolektor może nadal pracować, oczywiście z mniejszą efektywnością, ale bez przerywania procesu. Sama wymiana rur jest bardzo łatwa, a usunięcie pojedynczych rur nie ma wypływu na znajdującego się w kolektorze medium.
Dodatkowo instalacja kolektorów próżniowych może podnieść walory estetyczne elewacji budynku, stając się jej atrakcyjnym oraz nowocześnie wyglądającym komponentem.
Trwały i bezpieczny montaż
Kolektor powinno montować się od strony południowej. Możliwość jego odchylenia podczas montażu to zakres ±60°. Przy wyborze miejsca montażu należy dokładnie sprawdzić, czy nie będzie występowało żadne zacienienie — szczególnie w okresie największej eksploatacji kolektora. Wymiennik kolektora powinien znajdować się zawsze u góry. Ze względu na samooczyszczanie się, kolektor powinien być zamontowany z uwzględnieniem nachylenia minimum 15°. Montaż kolektora próżniowego jest możliwy nie tylko na dachu, ale również na ścianie budynku.
W sytuacji, gdy kolektory są montowane na powierzchniach płaskich, należy zastosować do tego celu specjalne stojaki. Natomiast podczas montażu w większej ilości (w rzędach), należy zwrócić uwagę, aby dobrać odpowiednią odległość pomiędzy rzędami — umożliwi to pełne wykorzystanie potencjału kolektorów słonecznych (unikniemy zasłaniania jednych kolektorów przez drugie).
Zwróćmy też uwagę, że montaż kolektora na nierównej powierzchni bądź też dokonywanie częstych zmian jego położenia może skutkować powstaniem niepożądanych naprężeń i w efekcie doprowadzić do zniszczenia rur próżniowych. Dlatego zaleca się montowanie kolektorów, np. na masywnych płytach betonowych oraz przykręcenie do nich zabezpieczającej ramy montażowej. Dobrym rozwiązaniem będzie też zastosowanie maty ochronnej między powierzchnią dachu a płytą betonową.
Janusz Prątnicki
Dyrektor Zarządzający Royal Audit
Członek Zarządu Zrzeszenia Audytorów Energetycznych