Kolektor słoneczny

We właściwie wykonanej instalacji solarnej, różnica temperatur między nośnikiem wypływającym z kolektora, a dopływającym do kolektora, powinna wynosić maksymalnie 15°C. Oznacza to, że kolektor słoneczny posiada wyższą temperaturę niż temperatura wody w zbiorniku. 

Poprawnie zaprojektowana instalacja (składająca się z podzespołów o parametrach odpowiednio dobranych do pojemności podgrzewacza, właściwie wyliczonej ilości kolektorów słonecznych oraz fachowo podłączonej całej instalacji), powinna w ciągu kilku godzin pracy nagrzać wodę w zbiorniku do temperatury nie wyższej niż 70°C. 

Im temperatura pracy kolektora jest wyższa, tym większe są straty ciepła przez wypromieniowanie.

Przy montażu należy koniecznie zapewnić sztywność kolektora przez zamontowanie specjalnych podpór, najlepiej co 10 cm. W przeciwnym razie naprężenia występujące w kolektorze, wynikające z nagrzewania się oraz z różnicy ciśnień pomiędzy otoczeniem a wnętrzem kolektora, mogą spowodować pękanie szyby solarnej.

Kolektory takie muszą być również wyposażone w dodatkowe króćce służące do wytworzenia podciśnienia we wnętrzu urządzenia (należy to zrobić po montażu) oraz ewentualnego usunięcia powietrza po pewnym okresie eksploatacji. Obowiązkowe jest regularne kontrolowanie tego podciśnienia.

• Jeśli do produkcji ciepłej wody wykorzystujesz do tej pory węgiel lub inne paliwo stałe, zastosowanie do tego celu instalacji solarnej wydaje się idealnym rozwiązaniem.
• Produkcja ciepłej wody przez kolektory słoneczne jest automatyczna i bezobsługowa.
  Na kilka miesięcy w roku możesz zapomnieć o uzupełnianiu zapasu opału w zasobniku kotła. Problem popiołu nie istnieje. A kąpać możesz się kilka razy dziennie ☺.
• To oczywiste, że jeśli energia słoneczna jest za darmo, a jest, to koszt eksploatacji kotłowni znacznie się obniża. Oszczędzasz na zakupie kilkuset kilogramów węgla!
• Mając kolektory słoneczne, przez kilka miesięcy w roku nie będziesz korzystał z kotła.
  Nie ogrzewasz w tym czasie domu, więc nie podgrzewasz kotłem wody. Dzięki instalacji solarnej podgrzewa ją słońce. Twój kocioł odwdzięczy Ci się  dłuższą żywotnością.
• Dzięki temu, że przez kilka miesięcy poza sezonem grzewczym nie uruchamiasz kotła i nie zużywasz paliwa stałego, dokładasz swoją cegiełkę do ekologicznej troski o czystsze powietrze. To nie slogan ekologiczny. Problem smogu to nie iluzja, to fakt. 
  Dbanie o środowisko naturalne jest w interesie wszystkich. Powietrze, którym oddychamy jest wspólne. A od niego zależy nasze zdrowie.

Jeśli już poczujesz komfort korzystania z darmowej ciepłej wody, to naturalne, że Twoje myśli skierują się ku dalszym oszczędnościom. Skoro już masz panele solarne na dachu, z pewnością zmieszczą się tam także panele fotowoltaiczne. Własny prąd to nie mrzonka. Poczytaj o tym w zakładce Fotowotlaika.

1. Bardzo ważną rolę w efektywnym przenoszeniu ciepła z blachy absorbera na rurki przepływowe odgrywa sposób połączenia tych elementów. Absorber może przybrać postać pasków ułożonych we wnętrzu kolektora obok siebie lub wypełniać cały obrys wewnętrzny kolektora.
2. Ważną kwestią jest właściwa eksploatacja kolektorów z absorberami wyposażonymi w powłoki selektywne. Są one wrażliwe na działanie wilgoci, wykraplanie się pary wodnej, dwutlenku siarki i tlenku azotu, a także na kontakt z powietrzem atmosferycznym ze znaczną zawartością soli. Dlatego też absorbery z powłoką selektywną oddają mniej energii w sposób niekontrolowany, przez co szyba solarna jest ogrzewana w mniejszym stopniu, co prowadzi do zmniejszenia strat ciepła w kolektorze. Parametry można dodatkowo poprawić, zastępując pozostałości powietrza gazem szlachetnym. Określenie „próżniowy” nie do końca oddaje właściwość tego rodzaju kolektora – mamy tu do czynienia z podciśnieniem o wartości nieporównywalnej z podciśnieniem występującym w rurach próżniowych.
3. Powierzchnia na której montujesz kolektory powinna być nasłoneczniona, nie powinny więc zacieniać jej sąsiednie budynki ani wysokie drzewa (pamiętaj o tym gdy sadzisz nowe drzewa – one urosną!).

1. W jaki sposób należy dokonać właściwego doboru kolektorów do instalacji grzewczej?
   W instalacjach solarnych przeznaczonych do wspomagania ogrzewania wody użytkowej w budynkach jednorodzinnych kierujemy się następującymi wytycznymi: 
   - powierzchnia czynna kolektora na 1 osobę w rodzinie nie powinna przekraczać 1,5m2. Wartość ta dotyczy instalacji najmniejszych składających się z dwóch kolektorów. 
   - W instalacjach przeznaczonych dla rodzin wieloosobowych wskaźnik ten nie powinien być wyższy niż 1m2/osobę. 
   - Pojemność podgrzewacza najprościej jest dobrać kierując się wskaźnikiem - na każde 100 litrów pojemności wody w podgrzewaczu przypada 1 kolektor.
2. Który rodzaj kolektora jest bardziej wydajny do zastosowania w instalacjach solarnych na terenie Polski?
   Wszystkie próżniowe kolektory charakteryzują się lepszą izolacją termiczną w porównaniu z kolektorami płaskimi. Dlatego też w warunkach wysokich różnic temperatur między temperaturą absorbera a temperaturą otoczenia, dają one większe uzyski ciepła. Im różnica ta jest większa, tym większa jest wydajność kolektorów próżniowych w porównaniu do płaskich. Zatem kolektory próżniowe zapewniają większe zyski ciepła zimą w warunkach dobrego nasłonecznienia, przy jednocześnie niskiej temperaturze otoczenia (niestety do nielicznych należą w Polsce zimowe mroźne dni o bezchmurnym niebie). Takie warunki nie są charakterystyczne dla całego obszaru nizinnego Polski. W okresie letnim zdecydowanie lepiej sprawdzają się kolektory płaskie w warunkach, gdy różnica temperatur między absorberem a temperaturą powietrza otoczenia nie jest wyższa niż 50°C.
3. Czy jest możliwe dokonanie montażu kolektorów na dachu o nachyleniu innym niż 45 stopni?
   Z punktu widzenia wielkości efektu energetycznego w skali pełnego roku, nachylenie kolektora do poziomu nie ma większego znaczenia. Trzeba jednak brać pod uwagę to, że przy niższych kątach nachylenia, zysk energetyczny większy będzie latem, natomiast przy wysokich kątach nachylenia (nawet 60°), zysk energetyczny będzie większy zimą. Preferowany przez nas kąt nachylenia między 30° - 45°, jest kompromisem pomiędzy warunkami letnimi i zimowymi, i jest korzystny w instalacjach przewidzianych do pracy całorocznej. Należy zwrócić tu uwagę na to, że przy kątach nachylenia niższych niż 30°, zimą kolektory przykrywa śnieg, który całkowicie hamuje odbiór energii słonecznej. Przy wyższych kątach nachylenia, śnieg osuwa się samoczynnie z powierzchni kolektora.
4. Jakie ciśnienie powinno być w instalacji solarnej?
   Wysokość ciśnienia wewnątrz instalacji solarnej uwarunkowane jest różnicą w wysokości, na jakiej umieszczony jest kolektor oraz zbiornik (tzw. ciśnienie hydrostatyczne). Prawidłowa wartość ciśnienia dla kolektorów to 1,5 bar oraz 0,1 bar przypadające na każdy 1m różnicy wysokości (tzw. wysokość hydrostatyczna). Np. jeśli różnica w wysokości umiejscowienia zbiornika oraz kolektorów wynosi 5m, wówczas prawidłowa wartość ciśnienia wynosi 2 bary (1,5 bar + 5x0,1 = 2 bary). Ilość kolektorów nie ma znaczenia dla wysokości ciśnienia w instalacji.
5. Co jest powodem włączania się pompy obiegowej w nocy lub pochmurny dzień?
   Prawidłowo działająca instalacja wyklucza możliwość samoczynnego uruchamiania się pompy obiegowej w dni pochmurne oraz nocą. Jednak jeśli takie zjawisko występuje, wówczas przyczyn nieprawidłowego działania instalacji solarnej należy szukać w niewłaściwym zainstalowaniu czujników sterownika, uszkodzeniu czujnika bądź sterownika lub niewłaściwym wykonaniu instalacji solarnej. Przyczyną takiego zjawiska może być także wadliwe działanie zaworu zwrotnego w zespole pompowo-sterowniczym, w wyniku którego ciepło z podgrzewacza wody może być wynoszone do kolektora (ciepła woda jest lżejsza od wody zimnej). Jest to tzw. wynoszenie grawitacyjne wody ciepłej w orurowaniu instalacji. Zjawisko takie może występować w letni wieczór. W celu uniknięcia takiego procesu należy na sterowniku zwiększyć różnicę temperatur między kolektorem a zbiornikiem (np. o 10°C), w zimie natomiast zmniejszyć tę różnicę do 4°C.
6. Czy płyn solarny należy wymieniać?
   Według zaleceń producenta co 5 lat należy sprawdzić temperaturę krzepnięcia płynu solarnego - czy nie ulega ona podwyższeniu.
7. Czy należy podjąć jakieś czynności w przypadku dłuższej przerwy w korzystaniu z ciepłej wody podgrzewanej instalacją solarną?
   Prawidłowo wykonana instalacja solarna pozwala na bezawaryjną pracę instalacji bez konieczności odbioru ciepłej wody, czyli dłuższa nieobecność w domu, bądź nie korzystanie z ciepłej wody, nie ma wpływu na prawidłowo wykonaną instalację solarną. Dłuższe przerwy w korzystaniu z ciepłej wody najczęściej związane są z wyjazdami urlopowymi. Prawidłowo zaprojektowana instalacja solarna to taka, w której zastosowano naczynie przeponowe o właściwie dobranej pojemności (przygotowane na odbiór rozszerzającej się cieczy). Wtedy taka instalacja nie jest wrażliwa na dłuższe przerwy jej użytkowania. Nawet przerwy spowodowane brakiem zasilania elektrycznego pompy obiegowej w zespole pompowo-sterowniczym, nie mogą powodować żadnych ujemnych skutków. Instalacja po stronie nośnika obiegu ciepła zabezpieczona jest zaworem bezpieczeństwa o ciśnieniu otwarcia 6 barów. Dzięki temu w sytuacji braku korzystania z instalacji solarnej, np. podczas przerwy urlopowej, nie dochodzi do otwarcia zaworu bezpieczeństwa i usunięcia nadmiaru cieczy.
8. Czy kolektory należy czyścić?
   Czyszczenie kolektorów słonecznych nie jest konieczne. W wyniku zabrudzenia powierzchni szyb kolektorów przez zanieczyszczenia atmosferyczne, zmiany w zdolności odbioru energii słonecznej nie mają praktycznie znaczenia (wahają się w granicach ok. 3% - źródło badań: Henryk Kaiser "Mechanika. Zeszyt 8. Analiza niektórych zagadnień związanych z odbiorem energii słonecznej". AGH Kraków, 1986). Ponadto opady atmosferyczne czyszczą kolektory, zapewniając im prawidłową pracę.
9. Czym jest legionella oraz jakie są przyczyny jej rozwoju?
   Legionella jest skażeniem bakteryjnym wody, w wyniku jej dłuższego przetrzymywania w instalacji, w której temperatura nie przekracza 60°C. W temperaturze wody powyżej 60°C, bakterie legionelli giną, dlatego każda instalacja solarna ze względów sanitarnych, powinna umożliwiać przegrzanie wody powyżej tej temperatury. Woda chlorowana pochodząca z sieci wodociągowych ma większą odporność przed skażeniem bakteryjnym i w takich instalacjach występowanie bakterii legionelli należy do rzadkości. Woda pochodząca z ujęć własnych studni czy głębinowych odwiertów, nie posiada takiej odporności jak woda chlorowana, dlatego też instalacja solarna wykorzystująca taką wodę powinna być objęta szczególną troską o zachowanie czystości sanitarnej (należy przegrzewać wodę w podgrzewaczu).