Kolektory słoneczne mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym, zarówno już istniejącym jak i nowobudowanym. Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie np. ciepłej wody użytkowej. Istnieje szereg argumentów przemawiających za celowością zastosowania kolektorów słonecznych. Spośród nich można wyodrębnić 3 ważne powody, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków:

1) Ograniczenie pracy głównego źródła ciepła.

Jak wskazują oficjalne dane (raport GUS 2014 dla 4576 obiektów, „Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2012 r.”) potrzeby cieplne stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku. Łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Tak więc to po stronie ciepła leży największy potencjał w poszukiwaniu oszczędności w budżecie domowych wydatków związanych z zakupem energii. Zastosowanie kolektorów słonecznych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie zużycia paliwa lub energii elektrycznej poprzez skrócenie czasu pracy kotła grzewczego, bądź też pompy ciepła.

2) Najniższy koszt wytworzenia ciepła

Praca instalacji solarnej wymaga minimalnych nakładów energii elektrycznej niezbędnej do zasilania pompy obiegowej i sterownika. Praca pompy obiegu solarnego wiąże się z zużyciem około 10÷30 W energii elektrycznej. Przykładowo instalacja solarna złożona z 3 kolektorów płaskich o łącznej powierzchni czynnej 5,4 m² może w korzystnych warunkach pracy osiągać moc cieplną około 4 kW (wg certyfikatu Solar Keymark dla nasłonecznienia 1000 W/m², różnica temperatury pomiędzy 10 i 30 K). Pobór energii elektrycznej przez pompę obiegową zabudowaną w grupie pompowej nie powinien przekraczać wówczas 20 W.

Jeżeli więc zastosować tu taką definicję efektywności COP jak dla pomp ciepła (zależnie od typu pompy ciepła i warunków pracy zwykle do maksymalnie 5,0), to efektywność COP dla instalacji solarnej wyniosła by nawet 200 (4.000/20). Jest to wartość nieosiągalna dla innych źródeł ciepła. Najniższe koszty wytwarzania ciepła przez kolektory słoneczne, w praktyce mogą oznaczać np. najniższe koszty podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Tak więc podgrzanie 300 litrów wody użytkowej od 10 do 45°C w przypadku instalacji solarnej będzie kosztowało kilka- a nawet kilkadziesiąt razy mniej niż z innego źródła ciepła.

3) Najwyższy efekt ekologiczny

Kolektory słoneczne należą do ścisłej czołówki urządzeń grzewczych pod względem efektu ekologicznego. Dotyczy to zarówno ich produkcji, jak i późniejszej utylizacji, ale przede wszystkim – bieżących efektów pracy. Nakłady energii i surowców na produkcję kolektora słonecznego zwracają się w okresie jego 2-3 lat eksploatacji. Po zakładanym minimum 25-letnim okresie eksploatacji, materiały z którego został zbudowany kolektor słoneczny można poddać recyclingowi.

Praca instalacji solarnej wymaga minimalnego zużycia energii elektrycznej, a ograniczenie wytwarzania ciepła w budynku bezpośrednio ogranicza uciążliwą niską emisję zanieczyszczeń do atmosfery, poprawiając lokalną jakość powietrza. Przykładowo mała instalacja solarna złożona z 3 kolektorów płaskich KS2100 TLP AC pozwala ograniczyć zmniejszyć rocznie emisje zanieczyszczeń: o około 26 kg tlenku węgla, o około 11 kg dwutlenku siarki i o około 7 kg pyłów. Praca instalacji solarnej ogranicza o około 1.100 kg emisję dwutlenku węgla, co jest porównywalne z efektem „pracy” około 130 dorosłych drzew.

Kolektory słoneczne mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym, zarówno już istniejącym jak i nowobudowanym. Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie np. ciepłej wody użytkowej. Istnieje szereg argumentów przemawiających za celowością zastosowania kolektorów słonecznych. Spośród nich można wyodrębnić 3 ważne powody, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków:

1) Ograniczenie pracy głównego źródła ciepła.

Jak wskazują oficjalne dane (raport GUS 2014 dla 4576 obiektów, „Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2012 r.”) potrzeby cieplne stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku. Łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Tak więc to po stronie ciepła leży największy potencjał w poszukiwaniu oszczędności w budżecie domowych wydatków związanych z zakupem energii. Zastosowanie kolektorów słonecznych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie zużycia paliwa lub energii elektrycznej poprzez skrócenie czasu pracy kotła grzewczego, bądź też pompy ciepła.

2) Najniższy koszt wytworzenia ciepła

Praca instalacji solarnej wymaga minimalnych nakładów energii elektrycznej niezbędnej do zasilania pompy obiegowej i sterownika. Praca pompy obiegu solarnego wiąże się z zużyciem około 10÷30 W energii elektrycznej. Przykładowo instalacja solarna złożona z 3 kolektorów płaskich o łącznej powierzchni czynnej 5,4 m² może w korzystnych warunkach pracy osiągać moc cieplną około 4 kW (wg certyfikatu Solar Keymark dla nasłonecznienia 1000 W/m², różnica temperatury pomiędzy 10 i 30 K). Pobór energii elektrycznej przez pompę obiegową zabudowaną w grupie pompowej nie powinien przekraczać wówczas 20 W.

Jeżeli więc zastosować tu taką definicję efektywności COP jak dla pomp ciepła (zależnie od typu pompy ciepła i warunków pracy zwykle do maksymalnie 5,0), to efektywność COP dla instalacji solarnej wyniosła by nawet 200 (4.000/20). Jest to wartość nieosiągalna dla innych źródeł ciepła. Najniższe koszty wytwarzania ciepła przez kolektory słoneczne, w praktyce mogą oznaczać np. najniższe koszty podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Tak więc podgrzanie 300 litrów wody użytkowej od 10 do 45°C w przypadku instalacji solarnej będzie kosztowało kilka- a nawet kilkadziesiąt razy mniej niż z innego źródła ciepła.

Odporność na trudne warunki atmosferyczne

Nowe systemy mocowania kolektorów płaskich są wykonane w całości z materiałów odpornych na działanie warunków atmosferycznych. Elementy konstrukcyjne i mocujące wykonano ze stopów aluminium i stali nierdzewnej, nie jest wymagany wybór rodzaju wykonania elementów ze stali nierdzewnej lub stali ocynkowanej itp.

Skrócenie czasu prac montażowych

Systemy mocujące dostarczane są już w stanie wstępnie złożonym, co zmniejsza ryzyko zagubienia drobnych elementów montażowych i popełnienia błędów montażowych. Prace montażowe zostają ułatwione, a czas ich trwania skrócony do minimum. Zalety wstępnego złożenia mocowań są szczególnie istotne w przypadku uchwytów korekcyjnych czy też konstrukcji na dach płaski lub elewację, gdzie występuje większa liczba elementów składowych.

Uniwersalność rozwiązania

Podstawę uchwytów mocujących stanowią kształtowniki wzdłużne, wyposażone zależnie od potrzeb w haki montażowe H430 lub śruby dwugwintowe S200. Haki montażowe H430 służą do zamocowania uchwytów na łatach dachowych. Ich długość jest dostosowana do większości stosowanych na rynku dachówek. Dodatkowo haki posiadają możliwość regulacji wysokości, co powala na dokładne dopasowanie do kształtu dachówki. Śruby dwugwintowe S200 o długości 200 mm można z kolei stosować do mocowania uchwytów do krokwi dachowych lub innych elementów konstrukcyjnych. Mogą być stosowane np. na dachu z pokryciami bitumicznymi, blaszanymi itp.

Estetyka i funkcjonalność

Kolektory słoneczne mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym, zarówno już istniejącym jak i nowobudowanym. Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie np. ciepłej wody użytkowej. Istnieje szereg argumentów przemawiających za celowością zastosowania kolektorów słonecznych. Spośród nich można wyodrębnić 3 ważne powody, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków:

1) Ograniczenie pracy głównego źródła ciepła.

Jak wskazują oficjalne dane (raport GUS 2014 dla 4576 obiektów, „Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2012 r.”) potrzeby cieplne stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku. Łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Tak więc to po stronie ciepła leży największy potencjał w poszukiwaniu oszczędności w budżecie domowych wydatków związanych z zakupem energii. Zastosowanie kolektorów słonecznych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie zużycia paliwa lub energii elektrycznej poprzez skrócenie czasu pracy kotła grzewczego, bądź też pompy ciepła.

Odporność na trudne warunki atmosferyczne

Nowe systemy mocowania kolektorów płaskich są wykonane w całości z materiałów odpornych na działanie warunków atmosferycznych. Elementy konstrukcyjne i mocujące wykonano ze stopów aluminium i stali nierdzewnej, nie jest wymagany wybór rodzaju wykonania elementów ze stali nierdzewnej lub stali ocynkowanej itp.

Skrócenie czasu prac montażowych

Systemy mocujące dostarczane są już w stanie wstępnie złożonym, co zmniejsza ryzyko zagubienia drobnych elementów montażowych i popełnienia błędów montażowych. Prace montażowe zostają ułatwione, a czas ich trwania skrócony do minimum. Zalety wstępnego złożenia mocowań są szczególnie istotne w przypadku uchwytów korekcyjnych czy też konstrukcji na dach płaski lub elewację, gdzie występuje większa liczba elementów składowych.

Uniwersalność rozwiązania

Podstawę uchwytów mocujących stanowią kształtowniki wzdłużne, wyposażone zależnie od potrzeb w haki montażowe H430 lub śruby dwugwintowe S200. Haki montażowe H430 służą do zamocowania uchwytów na łatach dachowych. Ich długość jest dostosowana do większości stosowanych na rynku dachówek. Dodatkowo haki posiadają możliwość regulacji wysokości, co powala na dokładne dopasowanie do kształtu dachówki. Śruby dwugwintowe S200 o długości 200 mm można z kolei stosować do mocowania uchwytów do krokwi dachowych lub innych elementów konstrukcyjnych. Mogą być stosowane np. na dachu z pokryciami bitumicznymi, blaszanymi itp.

Absorber miedziano-miedziany (Cu-Cu):

• tradycyjna technologia, ustępująca na rzecz popularyzacji aluminium, z uwagi na rosnące ceny miedzi,
• wysoki standard techniczny – miedź jako materiał o wysokiej przewodności cieplnej, trwałości, odporności na korozję i wytrzymałości cieplnej,
• dogodne łączenie tego samego materiału (blachy i orurowania), możliwość stosowanie różnych technologii łączenia,
• możliwość pokrywania absorbera miedzianego niestandardowymi powłokami,
• szerokie możliwości wykonania instalacji solarnej, także z rur miedzianych i z połączeniami lutowanymi.

Absorber aluminiowo-miedziany (Al-Cu):

• obecny standard rynkowy w budowie kolektorów słonecznych,
• optymalizacja kosztu kolektora słonecznego, obniżenie ceny w stosunku do kolektorów z absorberami całkowicie miedzianymi,
• zachowanie orurowania z miedzi, pozwala wykonywać standardową instalację solarną, także z rur miedzianych i z połączeniami lutowanymi,
• absorbery aluminiowe wykonywane jedynie z pokryciami tzw. „niebieskimi” (np. tlenki tytanu),
• w stosunku do kolektorów z absorberami miedzianymi w całości, zazwyczaj porównywalne sprawności pracy (porównując kolektory tego samego producenta).

Absorber aluminiowo-aluminiowo (Al-Al):

• rozwijający się dopiero trend rynkowy w budowie kolektorów słonecznych,
• nowa technologia wprowadzająca korzystniejszy poziom ceny w stosunku do wydajności cieplnej,
• niższy koszt kolektora zwiększa możliwości zakupu instalacji solarnej,
• łączenie jednego materiału zmniejsza ryzyko występowania nadmiernych naprężeń (jednakowa rozszerzalność cieplna), korozji galwanicznej (jak dla dwóch różnych materiałów) i  pozwala na łatwy recycling w przyszłości,
• zastosowanie orurowania z aluminium, wprowadza konieczność stosowania elementów instalacji solarnej neutralnych dla aluminium (m.in. brak rur miedzianych, elementów mosiężnych, połączeń lutowanych).

Absorber kolektora słonecznego powinien być brany pod uwagę przy jego wyborze, jako jeden z głównych czynników decydujących o koszcie zakupu i sprawności kolektora słonecznego. Obecnie jednak dominujące rozwiązanie stanowią absorbery aluminiowo-miedziane (Al-Cu). Zapewniają one optymalne koszty zakupu kolektora słonecznego i jego wydajności. Nie wymuszają także stosowania niestandardowych zasad budowy instalacji solarnej.

Kolektory słoneczne mogą być stosowane praktycznie w każdym obiekcie mieszkalnym i niemieszkalnym, zarówno już istniejącym jak i nowobudowanym. Najkorzystniejsze warunki nasłonecznienia przypadają na okres od kwietnia do września, ale także w pozostałym okresie od jesieni do wiosny można liczyć na przynajmniej częściowe pokrycie potrzeb ciepła i wstępne podgrzanie np. ciepłej wody użytkowej. Istnieje szereg argumentów przemawiających za celowością zastosowania kolektorów słonecznych. Spośród nich można wyodrębnić 3 ważne powody, które są wspólne dla wszystkich rodzajów budynków:

1) Ograniczenie pracy głównego źródła ciepła.

Jak wskazują oficjalne dane (raport GUS 2014 dla 4576 obiektów, „Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2012 r.”) potrzeby cieplne stanowią zdecydowanie największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku. Łącznie potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowią blisko 84% całkowitych rocznych potrzeb energetycznych. Tak więc to po stronie ciepła leży największy potencjał w poszukiwaniu oszczędności w budżecie domowych wydatków związanych z zakupem energii. Zastosowanie kolektorów słonecznych przekłada się bezpośrednio na ograniczenie zużycia paliwa lub energii elektrycznej poprzez skrócenie czasu pracy kotła grzewczego, bądź też pompy ciepła.

Odporność na trudne warunki atmosferyczne

Nowe systemy mocowania kolektorów płaskich są wykonane w całości z materiałów odpornych na działanie warunków atmosferycznych. Elementy konstrukcyjne i mocujące wykonano ze stopów aluminium i stali nierdzewnej, nie jest wymagany wybór rodzaju wykonania elementów ze stali nierdzewnej lub stali ocynkowanej itp.

Skrócenie czasu prac montażowych

Systemy mocujące dostarczane są już w stanie wstępnie złożonym, co zmniejsza ryzyko zagubienia drobnych elementów montażowych i popełnienia błędów montażowych. Prace montażowe zostają ułatwione, a czas ich trwania skrócony do minimum. Zalety wstępnego złożenia mocowań są szczególnie istotne w przypadku uchwytów korekcyjnych czy też konstrukcji na dach płaski lub elewację, gdzie występuje większa liczba elementów składowych.

Uniwersalność rozwiązania

Podstawę uchwytów mocujących stanowią kształtowniki wzdłużne, wyposażone zależnie od potrzeb w haki montażowe H430 lub śruby dwugwintowe S200. Haki montażowe H430 służą do zamocowania uchwytów na łatach dachowych. Ich długość jest dostosowana do większości stosowanych na rynku dachówek. Dodatkowo haki posiadają możliwość regulacji wysokości, co powala na dokładne dopasowanie do kształtu dachówki. Śruby dwugwintowe S200 o długości 200 mm można z kolei stosować do mocowania uchwytów do krokwi dachowych lub innych elementów konstrukcyjnych. Mogą być stosowane np. na dachu z pokryciami bitumicznymi, blaszanymi itp.

Przykrycie szklane – zapewnia ochronę płaskiego kolektora słonecznego przed utratą ciepła oraz wpływem warunków zewnętrznych. Szyba stosowana w kolektorach słonecznych jest specjalnie przystosowana do obciążeń mechanicznych (zaleganie śniegu, wiatr), a także uderzeń (np. test odporności na gradobicie). Zapewniać musi także maksymalnie wysoką przepuszczalność promieniowania słonecznego (np. najwyższa klasa U1 – powyżej 90%) do wnętrza kolektora słonecznego, stąd posiada obniżoną zawartość tlenków żelaza.

Szyby stosowane w kolektorach słonecznych Hewalex cechują się przepuszczalnością promieniowania zwykle ponad 91%. Dostępne są także szyby o jeszcze wyższych parametrach wykonywane z tzw. szkła AR antyrefleksyjnego o przepuszczalności bliskiej nawet 97%. Jednak koszt ich zastosowania, a także brak dłuższego doświadczenia w zachowaniu parametrów w długoletniej eksploatacji kolektora słonecznego, ogranicza obecnie szersze zastosowanie szkła antyrefleksyjnego.

Absorber kolektora słonecznego powinien być brany pod uwagę przy jego wyborze, jako jeden z głównych czynników decydujących o koszcie zakupu i sprawności kolektora słonecznego. Obecnie jednak dominujące rozwiązanie stanowią absorbery aluminiowo-miedziane (Al-Cu). Zapewniają one optymalne koszty zakupu kolektora słonecznego i jego wydajności. Nie wymuszają także stosowania niestandardowych zasad budowy instalacji solarnej.

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.