Kolektory

Jak to działa?

(fot. Schüco)

W odróżnieniu od ogniw słonecznych, kolektory nie pozyskują ze światła energii elektrycznej, ale cieplną. Choć poszczególne modele mogą różnić się zastosowanymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi, zasada ich działania jest zawsze taka sama. Na słońce wyeksponowany zostaje element kolektora zwany absorberem. Jest on wykonany z metalu o wysokim współczynniku absorpcji i niskim współczynniku emisji, dzięki czemu pochłania energię promieni słonecznych i zamienia ją na ciepło. Kluczowe dla wydajności tego procesu jest zminimalizowanie strat ciepła poprzez zastosowanie odpowiedniej izolacji.

 

Energia cieplna z absorbera trafia do instalacji domowej (za pośrednictwem cieczy zwanej czynnikiem roboczym), gdzie może posłużyć do przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) bądź do ogrzewania pomieszczeń.

 

Niestety jednak, w naszym klimacie żadnej z tych funkcji nie jest w stanie pełnić samodzielnie przez cały rok, w praktyce więc instalacja solarna zazwyczaj współpracuje z inną, opartą na konwencjonalnych źródłach energii. Można oczekiwać, że dzięki energii słonecznej pokryjemy około 60% rocznego zapotrzebowania na c.w.u., w ciągu lata zaś – od 90 do nawet 100%.

Elementy instalacji solarnej

Instalacja solarna może wyglądać różnie w zależności od tego, czy jej przeznaczeniem będzie wyłącznie przygotowywanie c.w.u. (najpopularniejsze w Polsce rozwiązanie), czy też służyć ma do dogrzewania pomieszczeń, ogrzewania wody basenowej, czy wreszcie do dowolnej kombinacji powyższych. Innym czynnikiem wpływającym na kształt instalacji jest to, w jaki sposób ma być ona wspomagana w okresie niewystarczającego nasłonecznienia – np. zimą. Zawsze jednak podstawowym elementem takiego systemu jest kolektor słoneczny. Ze względu na konstrukcję, kolektory dzielimy na płaskie i rurowe, inny zaś podział wyznacza rodzaj zastosowanego izolatora – gdy jest nim próżnia, mówimy o kolektorach próżniowych.

 

Drugim podstawowym elementem instalacji jest zasobnik z wymiennikiem ciepła – zbiornik z wodą nagrzewającą się dzięki pracy kolektora lub, w razie potrzeby, drugiego źródła energii. Za przepływ ciepła między nim a kolektorem odpowiada czynnik roboczy, krążący w przewodach, dzięki pracy pompy obiegowej. Działanie systemu kontroluje automatyka, która utrzymuje żądaną temperaturę wody w zbiorniku sterując pracą pompy oraz drugiego źródła energii (np. kotła lub grzałki elektrycznej). Aby ciśnienie w rurach nie wzrosło powyżej pożądanego poziomu, stosuje się naczynie wzbiorcze oraz zawór bezpieczeństwa.

 

Naczynie wzbiorcze powinno mieć relatywnie dużą pojemność, aby w razie awarii instalacja pomieściła czynnik roboczy, który się zagotował.

 

Krzysztof Chrząszcz

Ciąg dalszy artykułu w wydaniu papierowym miesięcznika Budujemy Dom 6/2011