Jaka jest różnica między kolektorami płaskimi a próżniowymi

Budynki i ich otoczenie są tak samo różnorodne jak potrzeby ich właścicieli. Dlatego planując zakup systemu solarnego warto wziąć pod uwagę zarówno miejsce jego montażu jak i funkcje jakie ma on spełniać. Coraz większe zainteresowanie instalacjami solarnymi, a także wspomaganie ogrzewania budynków, doprowadziło w ostatnich czasach do zwiększenia się zainteresowania kolektorami słonecznymi. Kolektory słoneczne służą do odbioru energii cieplnej promieniowania słonecznego i przekazywania jej poprzez tzw. czynnik grzewczy i wymiennik ciepła znajdujący się w zbiorniku akumulacyjnym do ogrzania wody użytkowej. Kolektory mogą być używane przez cały rok, gdyż nawet, jeżeli podgrzeją wodę tylko o 5°C (np. w styczniu bądź lutym) to i tak ich stosowanie jest opłacalne.

fot. Hewalex - kolektory sloneczne na dachu

Dla osób, które nie posiadają wiedzy na temat kolektorów ważna jest informacja o wewnętrznej budowie i średnicy rur kolektora. Na rynku znaleźć można dwa główne typy kolektorów słonecznych i choć różnią się one pomiędzy sobą co do budowy, to ich działanie opiera się na tych samych zasadach. Cechuje je wysoka sprawność i niezawodność eksploatacyjna, trwałość używania, jak również estetyczny wygląd. Kolektory niektórych firm posiadają też certyfikat jakości Solar Keymark, który jest jedynym warunkiem do otrzymania 45% dotacji z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Konstrukcja kolektorów płaskich jest bardzo prosta. Składają się z obudowy, izolacji termicznej, rurek, przez które przepływa płyn solarny, absorbera oraz pokrycia. Istnieją różne sposoby ułożenia rurek prowadzących płyn solarny w kolektorze. Najczęściej spotyka się ułożenie typu harfa, w którym kilkanaście rurek biegnie równolegle. Rzadziej występuje ułożenie meandryczne, które jest bardziej efektywne, ponieważ pomaga odbierać ciepło z całej powierzchni kolektora. Dodatkową zaletą budowy meandrycznej jest możliwość przepchania kolektora pod ciśnieniem. Jest to niemożliwe w kolektorze typu harfa. Dzięki takiej budowie, kolektor meandryczny posiada temperaturę stagnacji na bezpiecznym poziomie.

fot. Hewalex - Kolektory płaskie

Na pracę kolektora płaskiego ma wpływ temperatura powietrza. Im niższa jest ta temperatura, tym słabiej podgrzewa on wodę. Dlatego przyjmuje się, że kolektory te działają najefektywniej w okresie kwiecień-wrzesień. W miesiącach zimowych mogą one działać pomimo niskich temperatur, jednak tylko w słoneczne dni. Dodatkowo, zimą, można obrócić obieg płynu solarnego, dzięki czemu ciepło wróci do kolektora i rozpuści śnieg na nim zalegający. W miesiącach letnich, kiedy różnica temperatur pomiędzy otoczeniem a kolektorem jest mniejsza, kolektor może mieć większą sprawność od próżniowego, m.in. dlatego, że posiada większą powierzchnię absorbera. Kolektory płaskie mają dużo mniej skomplikowaną budowę niż próżniowe i nie wymagają użycia zaawansowanych technik zamykania próżni. Ma to oczywiście odzwierciedlenie w ich cenie. Kolektory płaskie są nawet kilkadziesiąt procent tańsze od próżniowych.

Kolektor próżniowy zbudowany jest z rur, w których panuje próżnia. Próżnia służy termoizolacji oraz pozwala na przenikanie promieniowaniu słonecznemu do kolektora i ogrzewaniu znajdującego się wewnątrz niego płynu solarnego lub cieczy parującej w niskich temperaturach, z drugiej strony nie oddaje na zewnątrz ciepła, które kolektor przyjął z tego promieniowania. W zależności od typu kolektora próżniowego, wewnątrz rurki może znajdować się rurka z płynem solarnym lub rurka z cieczą parującą w niskich temperaturach.

Kolektor próżniowy działa podobnie do kolektora płaskiego. Słońce ogrzewa bezpośrednio płyn solarny. Technologia ta ma jednak swoje wady - duża ilość czynnika grzewczego oraz bardzo wysokie temperatury osiągane przez kolektor w czasie, kiedy nie ma możliwości odbioru ciepła powodują możliwość przegrzewania się systemu, a więc konieczne jest przysłanianie kolektora w trakcie bezczynności. Większa ilość pracującego czynnika grzewczego wydłuża czas potrzebny na start kolektora, a w przypadku awarii instalacji lub samej rury próżniowej konieczne jest opróżnienie całego systemu z płynu solarnego. Wadą tego typu kolektora jest również możliwość powstawania osadów, które powodują zmniejszenie sprawności urządzenia. Kolektor próżniowy posiada doskonałą izolację w postaci próżni, co powoduje, że działa on cały rok, niezależnie od temperatury otoczenia.

fot. Junkers - Kolektor próżniowy

Ponieważ jednak w naszym klimacie zimą do powierzchni ziemi dociera mniej energii słonecznej, w okresie tym pokrywa on zapotrzebowanie na ciepłą wodę w mniejszym stopniu niż latem. Oznacza to, że zimą również należy zapewnić dodatkowe źródło podgrzewania wody. Kolektor ten może również wspomagać ogrzewanie domu. Należy jednak zauważyć, że kolektory te nie są w stanie wytworzyć zimą takiego ciepła, aby efektywnie wspomóc ogrzewanie oparte na dużej ilości wody, nie ogrzeje więc kaloryferów. Stosuje się je raczej przy wspomaganiu ogrzewania podłogowego.

Zobacz artykuły:
Na co zwrócić uwagę przy wyborze kolektorów słonecznych
Błędy wykonawcze instalacji słonecznych  - jak ich unikać
Sposoby montażu kolektorów a ich wydajność