Arkadiusz Mędrzak
Kolektory próżniowe wykorzystują rurki wypełnione próżnią, która jest doskonałym izolatorem. Absorbery w takich panelach gromadzą energię słońca w wysokim zakresie, nawet z promieni padających pod niekorzystnym kątem na rury solarne. Czy warto je mieć?
Przy instalacji kolektorów słonecznych na dachu swojego domu możesz wybierać spośród wielu różnych rozwiązań, jeśli chodzi o ich budowę i tryb działania. Możesz spotkać się z nazwą „kolektory próżniowe”, a te różnią się znacząco od kolektorów płaskich. Jak działają? Czy warto w nie zainwestować?
Typy kolektorów słonecznych – próżniowe i płaskie
Na rynku dostępne są właściwie dwa główne typy kolektorów słonecznych:
- panele płaskie;
- panele próżniowe.
Słowo o kolektorach płaskich
Kolektory słoneczne płaskie zyskały taką nazwę z uwagi na to, że są tworzone przez płaskie metalowe płyty, nazywane absorberem. Płyty te nagrzewają się pod wpływem promieniowania słonecznego, a następnie przekazują ciepło do rurek znajdujących się pod powierzchnią absorbera, a właściwie do roztworu glikolu, który je wypełnia. Dzięki temu ogrzany glikol płynie przewodami do wymiennika ciepła, umieszczonego w zasobniku ciepłej wody, po czym wraca do kolektora już schłodzony.
Ochrona kolektora płaskiego
Obudowa kolektora płaskiego chroni przed uszkodzeniem i przegrzaniem. Jest to tafla szkła i izolacja termiczna w postaci najczęściej wełny mineralnej. Absorber pokrywany jest powłoką, która pozwala na maksymalne pochłanianie promieniowania słońca, ale z drugiej strony płyty kolektorów płaskich nie wypromieniowują zbyt wiele ciepła, co zapobiega jego ucieczce.
Jak zbudowane są próżniowe kolektory słoneczne?
Zupełnie inną budową cechują się kolektory słoneczne próżniowe. Już na pierwszy rzut oka widać różnicę, ponieważ zbudowane są one z pojedynczych rur ze szkła, które są ułożone równolegle względem siebie. Właśnie w nich znajduje się absorber odpowiadający za pochłanianie promieniowania słońca, w tym rozproszonego. W rurach jest próżnia, będąca doskonałym izolatorem. Dlatego też absorber otoczony próżnią w rurkach jest w stanie ograniczyć do minimum straty ciepła. W szklanych rurach zachodzi proces konwekcji i przewodzenia w tak sprawny sposób, jak w żadnym innym materiale.
Absorber i obudowa paneli
W roli absorbera w instalacjach solarnych może występować metalowa blaszka czy szklana rurka, gdzie w jej ścianach są związki metali, czy też rurka wypełniona glikolem. Z absorbera w rurce szklanej z solaru pochłaniane promieniowanie słoneczne trafia do szyny zbiorczej, tj. rurki, przez którą przepływa roztwór glikolu. Kolektor ma obudowę chroniącą go przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi oraz lustro paraboliczne, które pozwala na odbijanie promieni słońca wprost na rurę z absorberem.
Jakie są rodzaje kolektorów próżniowych?
Najczęściej stosowane są dwa rodzaje kolektorów:
- z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego w rurach próżniowych;
- z rurkami cieplnymi – kolektor typu heat-pipe.
Pod względem technicznym kolektor z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego działa tak, że rurą wewnętrzną przepływa czynnik grzewczy. Jeśli jest zimny, to rurą wewnętrzną wpływa do absorbera, a następnie po ogrzaniu wraca do instalacji z wykorzystaniem rury zewnętrznej.
Kolektor typu heat-pipe (z rurkami cieplnymi) ma natomiast specjalne, dwuścienne rury, nazywane ciepłowodami wykonanymi ze szkła borowo-krzemowego.
Kiedy warto zastosować solary próżniowe?
Wiesz już, jakie są różnice pomiędzy rurami solarnymi a kolektorami płaskimi. Nie zawsze masz możliwość zastosowania solarów płaskich. Możesz zdecydować się na rurowe próżniowe w miejscach częściowo zacienionych, z absorberem, którego nie ma możliwości skierować dokładnie na południe i umieścić pod kątem około 40 stopni. Zastosuj wówczas próżniowe, wyposażone w zwierciadło. Wysokorefleksyjne zwierciadło paraboliczne jest umieszczone pod szklanymi rurami, a jego geometria sprawia, że możliwa staje się absorpcja nawet tych promieni słońca, które padają pod nieco mniej korzystnym kątem na kolektor. Cała jego powierzchnia jest wykorzystywana do pochłaniania energii ze słońca. Lepiej sprawdzą się też solary rurowe, jeśli woda ma być nagrzewana powyżej granicy 70 stopni Celsjusza.
Zalety i wady kolektorów próżniowych
Kolektory w porównaniu z solarami mają doskonalszą konstrukcję, bardziej zaawansowaną budowę, lepsze dane techniczne i pozwalają na minimalizowanie ewentualnych strat ciepła. Można je zamontować tam, gdzie zastosowanie kolektorów płaskich będzie nieefektywne – na dachu lub na elewacji budynku. Ich może być nawet dwukrotnie wyższa niż ich płaskich odpowiedników.
Zalety kolektorów solarnych próżniowych:
- możliwość wykorzystania niemal w dowolnym miejscu – na dachu i na elewacji – w pionie;
- minimalne straty energii cieplnej;
- wysoka sprawność działania – średnia w ciągu roku;
- lepsza izolacja termiczna;
- wyższe uzyskiwanie energii w okresach przejściowych;
- łatwy montaż;
- maksymalne wykorzystanie energii solarnej;
- wysoka trwałość;
- małe gabaryty;
- wysoka wydajność pracy.
Słabsze strony kolektorów próżniowych
Wadą kolektorów solarnych próżniowych jest zwykle ich cena. Są droższe od płaskich, popularnych solarów. Inną wadą jest to, że w czasie zimy pokryte warstwą szronu czy lodu kolektory w praktyce nie działają. Próżnia sprawia, że powierzchnia szklanych rur utrzymuje niską temperaturę, a szron się nie topi. Kiedy z taką sytuacją masz do czynienia w kolektorach płaskich, nawet kilkanaście minut ze słońcem w ciągu dnia powoduje stopienie warstwy szronu, a promienie słońca mają dostęp do powierzchni absorbera. Są mniej odporne od płaskich na gradobicie, ponieważ nie mają warstwy szkła hartowanego.
Wybór takich kolektorów jest uzasadniony, gdy nie możesz w optymalny sposób skorzystać z montażu kolektorów płaskich na dachu. Będzie optymalny także wtedy, gdy zamierzasz pokryć możliwie jak największą część zapotrzebowania na energię słoneczną do przygotowywania ciepłej wody użytkowej w ciągu roku.
