Kolektory słoneczne czyli solary – zasady działania, czy warto je instalować

Kolektory słoneczne – solary – to coś, nad czym warto się zastanowić podczas planowania budowy domu. Oprócz ich niewątpliwej zalety, jaką jest coraz powszechniejsza dbałość o środowisko, mają jeszcze i tą, że mogą stać się swego rodzaju uzupełnieniem dla dość kosztownego ogrzewania c.w.u. (ciepłej wody użytkowej).

Przystępując do rozmyślań na temat tej inwestycji, niektórzy obawiają się mniej słonecznej pogody, niż na przykład w krajach południowych. Jednak nawet, jeśli instalacja kolektorów słonecznych nie stanie się alternatywą dla całorocznego ogrzewania, może przyczynić się do sporych oszczędności w domowym budżecie. Odpowiednio dobrany system solarny w miesiącach od marca do października może zaspokoić nawet 80-90 procent zapotrzebowania gospodarstwa domowego na ciepłą wodę, a podczas trwania najcieplejszych miesięcy (czerwiec, lipiec , sierpień) będzie to nawet 100 procent zapotrzebowania.

Jak działają kolektory słoneczne?

Instalacja składa się z kilku podstawowych elementów: baterii (umieszczonej na ogół na dachu, może być to również elewacja, nawet poziom gruntu), podgrzewacza w środku budynku mieszkalnego (zwykle umieszcza się go w pobliżu kotła centralnego ogrzewania) i instalacji pompowo-sterowniczej. Zadaniem instalacji solarnej jest zamiana promieniowania słonecznego na ciepło. Nośnik, którym jest tutaj roztwór glikolu propylenowego, krąży w instalacji dzięki pracy zespołu pompowo-sterowniczego, przez co ciepło z kolektorów zostaje zebrane i przeniesione do wężownicy, nagrzewającej wodę w podgrzewaczu (zarówno wężownica, jak i bateria w podgrzewaczu są hydraulicznie połączone rurami ze stali nierdzewnej). Promieniowanie słoneczne, zamienione dzięki instalacji na ciepło, pozwala na ogrzewanie wody w budynku mieszkalnym i może być wykorzystywane wspomagająco do ogrzewania domu. Dla maksymalnego wykorzystania możliwości kolektorów słonecznych, zaleca się montowanie ich na wysokości około 3 metrów ponad gruntem, co zapewni idealny poziom nasłonecznienia, ale również zapobiegnie uszkodzeniom lub zabrudzeniom solarów.

Rodzaje kolektorów słonecznych- budowa i działanie

Kolektory słoneczne dzielimy ze względu na ich konstrukcję. Są to kolektory płaskie, próżniowe rurowe i próżniowe płaskie.

Kolektory płaskie – składają się z absorbera, czyli płyty wykonanej z miedzi, stali, aluminium lub tworzywa sztucznego, przewodzącej ciepło. Jest on połączony z systemem rurek, szybą pokrywającą od frontu oraz izolacją cieplną. Decydującą rolę w przewodzeniu ciepła pełni sposób połączenia absorbera i rurek przepływowych oraz ich rozmieszczenia. Ciepło z absorbera jest przewodzone za pomocą rurek do instalacji c.w.u. Szyba, pokrywająca płytę, jest wykonana ze szkła hartowanego, teflonu lub przezroczystego tworzywa i ma na celu ochronić ją przed wpływem niekorzystnych czynników atmosferycznych, jak grad czy śnieg, a ponadto zatrzymuje promieniowanie, by – na zasadzie – efektu szklarniowego, zwiększyć temperaturę ogrzewania.

Kolektory próżniowe rurowe – droższe, ale wydajniejsze od kolektorów płaskich. Wykorzystują promieniowanie bezpośrednie, ale również i rozproszone, które przedostaje się przez warstwę chmur, dzięki czemu działają również wtedy, gdy mamy pochmurną pogodę. Kolektory rurowe dzielą się na dwie grupy:

• z przepływem bezpośrednim, w którym czynnik roboczy przepływa przez absorber wewnątrz rur
• modele z rurkami grzewczymi, gdzie ciepło przewodzone jest w zamkniętym obwodzie.

W budowaniu tego rodzaju kolektorów używa się jedno- lub dwuściennych rur szklanych. Zwiększenie efektywności kolektorów próżniowych rurowych zapewnia użycie lustra CPC, które ma za zadanie skupiać promieniowanie. Pozwala to na o wiele mniejszą utratę energii, niż ma to miejsce w przypadku kolektorów bez lustra.

Płaskie kolektory próżniowe – wykorzystuje się w nich podciśnienie, które jest wprowadzane do wnętrza urządzenia. Zabieg ten ma na celu zminimalizowanie utraty pobranego z promieniowania słonecznego ciepła.

Montaż kolektorów słonecznych

Odpowiedni montaż zmaksymalizuje wydajność pracy kolektora. Dlatego zaleca się, żeby solar skierowany był na południe. Dopuszczalne jest lekkie odchylenie (około 10 procent) na wschód czy zachód, ale im większy kąt, tym mniejsza efektywność kolektora. Oczywiście powinien on być umieszczony w miejscu niezacienionym i niezasłanianym przez inne budynki. Najczęściej montuje się kolektory na dachach, co jest najpopularniejszym rozwiązaniem, dostęp do promieni słonecznych nie jest niczym utrudniony, a kąt nachylenia dachu (zwykle około 45 stopni) pozwala na bezproblemowy montaż. Jeżeli dach jest płaski, kolektor solarny powinien być umieszczony na podporach.

Oprócz tego można montować kolektory również na elewacji – zalecana w tym celu jest południowa ściana budynku – oraz jako wolnostojące, na poziomie gruntu. Niezależnie od sposobu montażu, efekt ich działania pozostaje taki sam i pozwala cieszyć się darmowym prądem.