Kolektory słoneczne - zasada działania

Kolektory słoneczne – zasada działania

Kolektor słoneczny jest głównym komponentem instalacji solarnej (STC – Słoneczna Technika Cieplna). Odpowiada za absorbowanie (pochłanianie) energii promieniowania słonecznego i zamianę jej na ciepło. Jest najbardziej efektywnym energetycznie źródłem ciepła, ponieważ do wytwarzania ciepła potrzebuje jedynie śladowej ilości energii elektrycznej (zasilanie małej pompy obiegu solarnego).

Zasada działania kolektora słonecznego

Głównym elementem kolektora słonecznego jest absorber zbudowany z blachy aluminiowej (rzadziej obecnie z miedzianej) pokrywanej specjalną powłoką absorbującą promieniowanie słoneczne. Wytwarzane dzięki temu ciepło jest przekazywane następnie do czynnika grzewczego, którym jest zwykle glikol (w zasadzie roztwór glikolu i wody). Glikol przepływa w układzie rur umocowanych do absorbera. Jego przepływ wymusza pompa obiegowa. Oddawanie ciepła następuje najczęściej w podgrzewaczu ciepłej wody użytkowej za pomocą wężownicy.

Czy kolektor słoneczny działa przez cały rok?

W naszych warunkach klimatycznych, kolektory słoneczne są standardowo przewidywane do całorocznej pracy. Dlatego też stosowany jest czynnik niezamarzający pracujący w obiegu wymuszonym. Około 80% energii promieniowania słonecznego przypada na okres od wiosny do jesieni. Tym niemniej w pozostałym okresie instalacja solarna może dostarczać ciepła przynajmniej dla pokrywania częściowych potrzeb cieplnych. Bardzo często kolektory słoneczne są elementem składowym całego zestawu solarnego. Ułatwia to dobór i kompletację instalacji solarnej zależnie od potrzeb cieplnych np. dziennego zużycia wody użytkowej CWU.

Działanie kolektora słonecznego – wydajność cieplna, a zużycie energii

Kolektor słoneczny jest uznawany za jedyne źródło ciepła lub energii, które nie zużywa podczas pracy tzw. energii pierwotnej. Dlatego jest bezkonkurencyjny pod względem efektywności energetycznej. W rzeczywistości instalacja solarna zużywa energię elektryczną dla potrzeb zasilania pompy obiegu glikolu. Jest ono jednak tak śladowe, że praktycznie pomijalne. W porównaniu do ilości wytwarzanego ciepła, zużycie energii wynosi przeciętnie około 1%. Dla porównania inne wysoko efektywne urządzenie jakim jest pompa ciepła zużywa około 20-25% energii elektrycznej w porównaniu do ilości wytwarzanego ciepła.

W poprawnie wykonanej instalacji solarnej, różnica temperatur pomiędzy glikolem wypływającym z kolektora słonecznego, a dopływającym do niego, powinna wynosić maksymalnie 15 stopni. Oznacza to, że podczas pracy kolektor słoneczny zawsze posiada wyższą temperaturę niż temperatura wody w zbiorniku. Poprawnie zaprojektowana instalacja (składająca się z właściwie dobranych podzespołów do pojemności podgrzewacza, ilości kolektorów słonecznych oraz właściwie podłączonej całej instalacji) powinna w ciągu kilku godzin pracy kolektorów nagrzać wodę w zbiorniku do temperatury nie wyższej niż 70°C.