Kolektory słoneczne: fakty i mity

Kolektory słoneczne zamieniają energię promieniowania słonecznego na na energię cieplną nośnika ciepła. Tym nośnikiem ciepła może być ciecz (glikol, woda) lub gaz (np. powietrze). Z badań wynika, że mała jest wiedza na temat kolektorów słonecznych i być może stąd wynika niewielkie zainteresowanie takimi instalacjami. Szerzą się też opinie, że położenie geograficzne Polski nie sprzyja kolektorom słoneczny. Co warto wiedzieć o kolektorach słonecznych?

Kolektory słoneczne przyjazne środowisku

Dzięki kolektorom słonecznym zmniejsza się emisja CO₂ do atmosfery, bo nie pracują inne urządzenia wytwarzające ciepło. Jest to również oszczędzanie energii elektrycznej, czyli obniżenie kosztów utrzymania budynku. Bardziej zaawansowaną technologią są panele fotowoltaiczne, które  zamieniają energię promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Instalacje fotowoltaiczne cieszą się w Polsce coraz większym zainteresowaniem.  

Prawidłowo dobrany zestaw kolektorów słonecznych (zestaw solarny) pozwala przez większą część roku zapewnić odpowiednią dla potrzeb jednej rodziny ilość ciepłej wody. Oszczędności wynikające z zainstalowania kolektorów mogą przyczynić się do zmniejszenia zużycia tradycyjnych źródeł energii nawet do 70%. Zestaw solarny najlepiej instalować w połączeniu z innym, tradycyjnym nośnikiem energii.

Prawidłowo dobrany zestaw kolektorów słonecznych (zestaw solarny) pozwala przez większą część roku zapewnić odpowiednią dla potrzeb jednej rodziny ilość ciepłej wody. Oszczędności wynikające z zainstalowania kolektorów mogą przyczynić się do zmniejszenia zużycia tradycyjnych źródeł energii nawet do 70%. Zestaw solarny najlepiej instalować w połączeniu z innym, tradycyjnym nośnikiem energii.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Generalnie, podział (a zarazem budowę) kolektorów słonecznych determinuje rodzaj i sposób umieszczenia absorbera. Wyróżniany zatem kolektory:

• płaskie (cieczowe, gazowe, dwufazowe)
• płaskie próżniowe
• próżniowo-rurowe (izolacją jest próżnia w rurze)
• skupiające (zazwyczaj cieczowe)
• specjalne (np. okno termiczne)

Kolektor płaski zbudowany jest z pokrycia ze szkła strukturalnego, absorbera z blachy miedzianej pokrytej powłoką selektywną, wymiennika ciepła (to też najczęściej rurki miedziane przylutowane do absorbera) oraz izolacji z wełny mineralnej. Długość użytkowania kolektorów płaskich szacowana jest na minimum 25 lat. Najlepiej sprawdzają się dla domów jednorodzinnych, szczególnie jeśli budynek nie ma szans podłączenia do sieci ciepłowniczej. 

Kolektor próżniowo-rurowy zbudowany jest z rur próżniowych w których umieszczany jest absorber. Takie rozwiązanie poprawia działanie kolektora poprzez uniezależnienie go od temperatury zewnętrznej (kolektor odzyskuje ciepło również zimą o ile jest słonecznie). Żywotność tych kolektorów wynosi ok. 20 lat. Ich instalacja jest droższa od kolektorów płaskich, są bardziej wrażliwe na opady gradu i zalegający śnieg, nie można ich odmrozić tak jak jest to możliwe w przypadku kolektorów płaskich.  

Kolektor skupiający jest wyposażony w zwierciadła, które odbijają promienie słoneczne w kierunku absorbera, który jest jednocześnie wymiennikiem ciepła. Żeby jak najdłużej kolektor był wystawiony na działanie promieni słonecznych powinien poruszać zgodnie z ruchem słońca, a to znacznie zwiększa koszty budowy i utrzymania urządzenia.

Efektywność kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczne płaskie i próżniowe są w stanie dostarczyć do ok. 60% ciepła potrzebnego do ogrzewania wody użytkowej w ciągu roku. Kolektory próżniowe wymagają jednak mniejszej powierzchni zabudowy, ten sam efekt wydajności cieplnej jak dla kolektorów płaskich o powierzchni, przykładowo 5 m² uzyska się z kolektora próżniowego o powierzchni 3 m².

Kolektory słoneczne najefektywniej działają latem, kiedy jest najwięcej dni słonecznych. Wówczas mogą one zapewnić zapotrzebowanie na ciepłą wodę nawet w 100%. Ponieważ o ich skuteczności decyduje natężenie promieniowania słonecznego, a w minimalnym stopniu temperatura powietrza, nawet w czasie mroźnej, ale słonecznej zimy z powodzeniem można za ich pomocą wspomagać ogrzewanie ciepłej wody w domu.

Efektywność solarów zależy m.in. od ich powierzchni oraz wielkości zasobnika na ciepłą wodę. Dla 4-osobowej rodziny, zamieszkującej dom o powierzchni 160 m², przeciętna czynna powierzchnia kolektorów wynosi ok. 5,5 m². Pozwala to w okresie letnim, wiosennym, a także częściowo jesiennym zapewnić 80-90% zapotrzebowania na wodę. Prawidłowo działające kolektory słoneczne pozwalają dziennie ogrzać nawet 200 litrów wody do temperatury ok. 60^oC. Aby kolektory działały sprawnie przez długie lata konieczna jest ich odpowiednia konserwacja i regularna – co dwa lata – wymiana płynu solarnego (glikolu).

W Polsce istnieje podział na strefy klimatyczne i w zależności od zamieszkiwanego regionu użytkowanie kolektorów słonecznych może być bardziej lub mniej efektywne. Największe korzyści z instalacji zestawu solarnego będą mieli mieszkańcy wschodniej, centralnej oraz południowej Polski, gdzie średnie roczne nasłonecznienie jest większe niż w pozostałych częściach kraju. 

Kolektory słoneczne – uwagi montażowe

Najczęściej kolektory słoneczne instaluje się w miejscach (i pod odpowiednim kątem) zapewniających największy pobór ciepła słonecznego, czyli najczęściej na południowej stronie dachu budynku. Możliwe jest również montowanie zestawów solarnych na ścianach budynków, a także na gruncie – wówczas kolektory słoneczne nie powinny bezpośrednio stykać się z podłożem. Z reguły podstawowy zestaw montażowy ze stelażem dołączany jest do kolektorów i w przypadku istniejącego już domu, ale jego zainstalowanie oznacza tylko wywiercenie kilku otworów w dachu, które nie powodują uszkodzeń dachówki. Nie są również potrzebne żadne specjalne pozwolenia, aby zamontować kolektory słoneczne, czego obawia się część Polaków.