Kolektory słoneczne – rodzaje, zasada działania i montaż

Montaż kolektorów rozważa się w celu ograniczenia kosztów energii konwencjonalnej. Najczęściej stosowane kolektory słoneczne to urządzenia płaskie, gdzie czynnikiem roboczym jest ciecz, a konkretnie mieszanka wody i glikolu lub sama woda, i rurowo-próżniowe, w postaci kilkunastu szklanych rur ułożonych każda na parabolicznym lustrze. Kolektory próżniowe są bardziej wydajne od płaskich, jednak nieco droższe, a także mniej odporne na warunki atmosferyczne, zwłaszcza grad. Jeśli zamarzną, nie da się ich rozmrozić, co jest możliwe w przypadku kolektorów płaskich.

Czym są kolektory słoneczne?

Kolektor słoneczny to urządzenie, które służy do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło. Wizualnie stanowi najczęściej albo dość płaski, sześcienny element z widoczną od strony wystawionej na ekspozycję słoneczną czarną, gładką powierzchnią, albo system równoległych, czarnych i gładkich rur posadowionych na blasze z zespolonych cylindrycznych luster.

Kolektory słoneczne – zasada działania

Kolektor słoneczny, zainstalowany w miejscu o najlepszej na danym obszarze ekspozycji na słońce, najczęściej na dachu budynku, absorbuje promieniowanie słoneczne i dzięki odpowiedniej budowie przetwarza je na energię cieplną, która może posłużyć do podgrzania wody użytkowej lub technologicznej albo wspomóc system ogrzewania czy chłodzenia budynku. Promieniowanie słoneczne pada na absorber zespolony z systemem rurek przewodzących czynnik zbierający ciepło, który odprowadza go do odpowiedniego zbiornika, np. na wodę – w przypadku podgrzewania wody użytkowej.

Podział kolektorów słonecznych ze względu na budowę i czynnik zbierający ciepło

Do najczęściej spotykanych na rynku kolektorów słonecznych należą kolektory: płaskie, próżniowe i skupiające. Kolektory słoneczne płaskie występują zwykle jako cieczowe (czynnik zbierający ciepło to ciecz ), z kolei kolektory słoneczne próżniowe to w większości kolektory rurowe w postaci kilkunastu odrębnych rur lub też rur połączonych ściankami.

Kolektory słoneczne – budowa

Mimo że zasada działania wszystkich kolektorów słonecznych jest taka sama, to jednak występują różnice w ich budowie.

Płaskie kolektory słoneczne zbudowane są z:

• przezroczystego pokrycia, które chroni głębsze warstwy kolektora przed negatywnym wpływem warunków atmosferycznych,
• absorbera, czyli warstwy absorbującej promieniowanie słoneczne,
• wymiennika ciepła w postaci orurowania, które stanowią równoległe rurki przylutowane do absorbera,
• izolacji,która chroni wymiennik przed utratą ciepła na zewnątrz,
• obudowy.

Kolektory słoneczne rurowe mają zaś formę równolegle ułożonych próżniowych rur szklanych. Pod warstwą szkła w każdej z rur znajduje się absorber, pod nim blacha, a wzdłuż każdej rury kolektora przebiega rurka, najczęściej miedziana, wypełniona czynnikiem roboczym. Rurę szklaną montuje się na lustrze parabolicznym, które zapewnia wykorzystanie absorbera w jak największym stopniu. Kolektor jest wyposażony w izolowaną skrzynię zbiorczą, w której mieści się oprzewodowanie do transportu czynnika grzewczego.

Cechą charakterystyczną kolektorów skupiających, w odróżnieniu od stałych rurowych i płaskich, jest ich ruch. Kolektory skupiające są wyposażone w sensor śledzący pozorny ruch słońca w ciągu dnia i dzięki niemu obracają się zawsze tak, żeby absorbery mogły pochłaniać jak największą ilość promieni słonecznych.

Popularne zastosowanie kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczne najczęściej montuje się zarówno w zastosowaniach domowych, jak i komercyjnych w celu:

• podgrzania c.w.u (ciepła woda użytkowa) oraz wody basenowej,
• uzyskania ciepła technologicznego,
• wspomagania ogrzewania i chłodzenia budynków.

Sprawność, wydajność i żywotność kolektorów słonecznych

Żywotność kolektorów płaskich określa się na ponad 25 lat. Próżniowe zaś odznaczają się nieco ponad 20-letnią trwałością, jednak ich wydajność w stosunku do płaskich jest wyższa. Niestety, wyższa jest również cena, a niższa wytrzymałość mechaniczna.

Sprawność kolektora to stosunek ilości energii odebranej przez czynnik roboczy do ilości promieniowania słonecznego docierającego do kolektora. Sprawność kolektorów płaskich spada wraz ze wzrostem różnicy temperatur pomiędzy otoczeniem a czynnikiem roboczym. Cechy tej nie wykazują próżniowe kolektory słoneczne. Zestaw złożony z kolektorów płaskich i dodatkowego źródła ciepła pozwala jednak na uniezależnienie się od warunków pogodowych.

Kolektory słoneczne – montaż

Jak montuje się kolektory słoneczne? Instalacja, mimo że nie jest czynnością bardzo skomplikowaną, wymaga jednak przestrzegania przepisów BHP związanych z robotami na dachach, a także doświadczenia w podobnych pracach, dlatego najlepiej zlecić ją odpowiednim fachowcom. Niektórzy producenci dopuszczają samodzielny montaż kolektorów, inni wymagają przeprowadzenia go przez przeszkolonych monterów pod rygorem utraty gwarancji, dlatego przed dokonaniem zakupu warto się upewnić co do zasad montażu.

Kolektory słoneczne – cena, koszt montażu, dofinansowanie

Kolektory słoneczne – koszt zakupu. Cena kolektorów słonecznych zależy od ich budowy. Tańsze są kolektory płaskie, natomiast rurowe próżniowe – droższe. Przyjmuje się, że dla czteroosobowej rodziny kolektory do ogrzewania ciepłej wody użytkowej zużywanej w ilości około 60 l na dobę przez każdego domownika powinny mieć powierzchnię około 5 m². Cena takiej instalacji to co najmniej 7000 zł bez kosztów montażu.

Kolektory słoneczne – cena z montażem. Większość firm oferujących kolektory dolicza dodatkowo cenę montażu, która zależy głównie od wielkości i stopnia skomplikowania instalacji, a także od stopnia trudności dostosowania instalacji kolektorowej do istniejącej instalacji ciepłowniczej oraz typu dachu i jego pokrycia. Przeciętnie montaż kolektorów w domu jednorodzinnym, zamieszkałym przez 2–4 osoby, to koszt od 1500 do 3000 zł.

Kolektory słoneczne – dofinansowanie. Obecnie dotacje na kolektory słoneczne można otrzymać, przystępując do jednego z programów:

• Czyste Powietrze – dla właścicieli domów jednorodzinnych i lokali mieszkalnych z wydzieloną księgą wieczystą,
• Regionalne Programy Operacyjne (RPO) – w zależności od województwa.
• Ulga termomodernizacyjna – która polega na odliczeniu od dochodów za dany rok konkretnej kwoty wydatków poniesionych na działania termomodernizacyjne.

O dofinansowanie do kolektorów słonecznych można również starać się w urzędach miast i gmin.