Dla porządku dodajmy od razu, że podział na kolektory płaskie i próżniowe rurowe nie jest podziałem precyzyjnym, gdyż na rynku spotkać można także płaskie kolektory z próżniową izolacją termiczną oraz kolektory rurowe niemające izolacji próżniowej. Jednak to margines, dla wygody pozostańmy więc przy popularnym nazewnictwie obejmującym zdecydowaną większość produktów powszechnie dostępnych.
Kilka podstawowych pojęć
Czytelnicy znający budowę i zasadę działania kolektorów słonecznych mogą darować sobie kilka najbliższych akapitów, ale na użytek tych, którzy dopiero teraz zaczęli interesować się tymi zagadnieniami, powinniśmy przedstawić kilka podstawowych pojęć.
Kolektory płaskie
Wywodzą się w prostej linii ze stosowanych do dziś w krajach południowych prymitywnych ogrzewaczy wody, składających się z pomalowanej na czarno wężownicy, umieszczonej w drewnianej skrzynce. Ich budowę pokazuje rys. 1. Pod przezroczystą szklaną taflą znajduje się absorber – metalowa płyta nagrzewana przez promienie słoneczne. Ciepło odbierają od niej miedziane rurki, w których przepływa tzw. płyn solarny, czyli najczęściej mieszanina glikolu z wodą (zbliżona do płynu, jaki wlewamy do chłodnicy samochodowej, a cel jej stosowania jest dokładnie taki sam – czynnik roboczy musi być odporny na zamarzanie.
Dla trwałości i sprawności kolektora mają znaczenie wszystkie pokazane na rysunku elementy składowe – w rzeczywistości istotnych detali jest o wiele więcej, ale wyjaśnijmy przynajmniej rolę tych najważniejszych.
Pokrycie szklane może być wykonane ze szkła o różnej przepuszczalności (a także pokrytego rozmaitymi powłokami antyrefleksyjnymi) i wytrzymałości na uderzenie, deformację itd.
Jeszcze większe znaczenie ma absorber, który musi dobrze przewodzić ciepło i być plastyczny. Wymagania te spełnia blacha miedziana, ale czysta miedź pochłania jedynie do ok. 10% padającego na nią promieniowania słonecznego. Trzeba ją więc pokryć odpowiednimi powłokami (rys. 2), których zastosowanie może zwiększyć ten współczynnik nawet do 90–95%!
Obiegająca absorber rura z płynem solarnym może mieć różny kształt (określany takimi pojęciami, jak harfa, meander itd.), który wpływa przede wszystkim na opory przepływu, a w praktyce eksploatacyjnej także na łatwość napełniania i opróżniania oraz odpowietrzania układu.
Kluczowe znaczenie dla sprawności kolektora ma też izolacja termiczna – zarówno pod względem jakości i grubości użytego materiału, jak też sposobu zabezpieczenia przed ucieczką ciepła w miejscach szczególnie wrażliwych (np. przejścia rur przez obudowę). I wreszcie ogromnie ważna jest sama obudowa, choćby dlatego, że jej sztywność musi zapewniać bezpieczeństwo szklanej tafli nakrywającej kolektor. Najlepsze są tzw. wanny, wykonane (tłoczone) z jednego kawałka metalu, ale – jak łatwo się domyślić – jest to też rozwiązanie najdroższe.
Powyższa wyliczanka wyjaśnia, dlaczego na rynku dostępnych jest tak wiele kolektorów płaskich różniących się bardzo ceną, wydajnością i trwałością. Wprowadzenie do gry kolektorów rurowych jeszcze bardziej komplikuje problem wyboru.
fot. Hewalex
