Kolektory - ciepło za darmo

KoKolektory - ciepło za darmo - zdjęcie 1lektory słoneczne pochłaniają energię słoneczną i zamieniają ją na energię cieplną. Zgromadzona w zasobnikach energia jest wykorzystywana do produkcji ciepłej wody lub rzadziej - ogrzewania domu.

Nasłonecznienie Polski, czyli liczba godzin z widoczną tarczą słońca w ciągu roku waha się około 1600-1900 godzin. Okres jesienno-zimowy (listopad-marzec) to czas, kiedy efekt pracy kolektorów słonecznych jest znikomy. Dopiero od kwietnia zaczyna się dobry okres na pozyskiwanie energii słonecznej. Od maja do sierpnia średnio notuje się co najmniej 20 dni w miesiącu, kiedy można intensywnie korzystać ze słonecznych instalacji grzewczych.
Przyjmuje się, że średnia roczna sprawność instalacji solarnej waha się w okolicach 50%. Oznacza to, że roczna ilość uzyskanego ciepła wynosi z 1 m² około 500 kWh/m².

Korzystając z energii wytwarzanej przez solary do ogrzewania domu, można w polskich warunkach ogrzać około 6 m² dobrze izolowanego budynku, posiadającego instalację grzewczą podłogową lub coraz bardziej popularną ścienną czyli niskotemperaturową. Magazynowanie energii przy dogrzewaniu budynków to wymysł teoretyków, ciepło z kolektorów powinno być od razu wpuszczone w podłogę lub ścianę. Gromadzenie ciepła w zbiornikach z wodą i odzyskiwanie wiąże się ze stratami. Przy zastosowaniu solarów do dogrzewania występuje problem co zrobić z tą energią latem, kiedy najwięcej się jej wytwarza. Koszty inwestycyjne takiego przedsięwzięcia są bardzo wysokie, dlatego w tym artykule skupimy się tylko na kolektorach przystosowanych do produkcji ciepłej wody.

Na rynku są dostępne także układy mieszane, które ogrzewają ciepłą wodę, a w okresie przejściowym (marzec, kwiecień, wrzesień i październik) dostarczają ciepło do centralnego ogrzewania). Układy mieszane wymagają zastosowania większych zbiorników ciepłej wody oraz dosyć skomplikowanej automatyki.

Kolektory słoneczne najczęściej instaluje się na dachu. Jeden kolektor o powierzchni 2 m² waży średnio około 35-45 kg, więc jeśli zamierzamy zamontować kolektory na istniejącym już dachu, należy wykonać jeszcze raz obliczenia wytrzymałościowe i ewentualnie wzmocnić dach. Na dachu płaskim kolektory ustawia się na stojakach pod właściwym kątem. Mogą być także przymocowane do ściany południowej budynku na stelażu lub na ziemi. Aby uzyskać największe korzyści z instalacji solarnej, należy umożliwić jak najdłuższe padanie promieni słonecznych na płytę kolektora - czyli zamontować je stroną szklaną na południe. Kolektor powinien być pochylony pod kątem 45 stopni względem poziomu (jest to idealny kąt przy wykorzystywaniu kolektora od lutego do listopada) i nie może być zacieniony przez inne budynki czy drzewa.

Sprawność działania kolektora zmienia się w zależności od natężenia promieniowania i różnicy temperatur - im jest większa różnica temperatur  pomiędzy kolektorem a otoczeniem, tym bardziej wzrastają straty ciepła. Ilość uzyskanego ciepła zależy głównie od budowy kolektora - zastosowanej izolacji cieplnej, typu powłoki, pojemności cieplnej i rodzaju szyb. Dobre solary mają wysoki współczynnik absorpcji krótkofalowego promieniowania słonecznego (najlepiej gdy sięga wartości 0,95) i niski współczynnik emisji (w zakresie długich fal powinien być jak najmniejszy na przykład 0,1).

Budowa kolektora

  • Pokrywa - hartowana szyba pryzmatyczna. Najlepiej gdy jest wykonana ze szkła o niskiej zawartości tlenków żelaza.
  • Sercem kolektora słonecznego jest absorber, czyli płyta pochłaniająca promienie słoneczne. Najczęściej wykonana jest z miedzi. Od powierzchni absorbera zależy ile uzyskamy ciepła. Dla zwiększenia wydajności kolektora (nawet o 50%), płyty absorberów pokrywa się powłokami, dzięki którym promieniowanie cieplne nie wydostaje się na zewnątrz. Absorber pokryty powłoką nieselektywną bardzo dobrze pochłania ciepło, ale także dużo go emituje. Znacznie lepszy, pokryty powłoką selektywną, również bardzo dobrze absorbuje ciepło i jednocześnie ogranicza emisję cieplną.
  • Izolacja i obudowa - aby kolektor nie oddawał ciepła do otoczenia musi być dobrze zaizolowany. Izolatorem jest najczęściej wełna mineralna lub poliuretan.
  • Kolektor musi być podłączony do instalacji. Do płyty są przymocowane rury, w których cyrkuluje ciecz. Płyta absorbera pochłania promieniowanie słoneczne a czynnik roboczy (cyrkulacyjny) odbiera ciepło i transportuje je do wymiennika. Cieczą roboczą jest najczęściej płyn niezamarzający - glikol polipropylenowy.
  • W instalacji solarnej do przygotowywania tylko ciepłej wody niezbędny jest zasobnik (stalowy zbiornik), w którym gromadzi się ciepła woda. Jest niezbędny ze względu na przesunięcie czasowe między okresem kiedy z kolektora otrzymuje się maksymalną ilość ciepła (między godziną 9 a 15 - wówczas jest największe nasłonecznienie) a okresem dużego zapotrzebowania na ciepłą wodę. Zasobnik powinien mieć dodatkowo grzałkę elektryczną, aby można było podgrzać wodę, gdy jej zabraknie. Pojemność zbiornika ciepłej wody użytkowej należy dobrać do dobowego zapotrzebowania na wodę i wybrać ten o pojemności dwukrotnie większej dobowemu zapotrzebowaniu, wówczas zapewniamy sobie komfortowe korzystanie z ciepłej wody (przykładowo minimalna pojemność zbiornika ciepłej wody dla czteroosobowej rodziny to 300 l).

Oceń artykuł
3,00 / 5 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i dodaj swój komentarz
Polecamy Ci również

Zobacz także