Kolektor płaski i kolektor próżniowy - najważniejsze różnice
Kolektor płaski jest dużo bardziej popularny w Polsce niż kolektor próżniowy. Dlaczego tak się dzieje? Czy jest to tylko kwestia wyższej ceny kolektorów rurowych? Kiedy opłaca się montaż kolektorów próżniowych? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w artykule...
Większość instalowanych kolektorów słonecznych to stosunkowo tanie kolektory płaskie. Dużo droższe rurowe (tubowe) próżniowe są uznawane za doskonalsze. Mają bardziej skomplikowaną konstrukcję, dzięki której mogą pozyskiwać więcej energii, zwłaszcza w niesprzyjających temu warunkach. Ale jednocześnie wynikają z niej ich słabości. Koszty ich produkcji są wysokie. Aby móc je sprzedawać za rozsądną cenę, niektórzy producenci rezygnują więc z jakości. W rezultacie nie ma z nich tak dużego pożytku, jak wynikałoby to z publikowanych informacji. Wielu fachowców radzi, żeby zamiast tanich kolektorów próżniowych kupować solidne płaskie. A na czym polegają różnice między nimi?
Kolektor płaski
Jest to układ cienkich rurek (ewentualnie kanałów wykonanych z profili) przymocowanych do absorbera, czyli płyty, najczęściej metalowej, pokrytej tak zwaną powłoką selektywną. Rurkami płynie ciecz, ogrzewając się od rozgrzanego absorbera. Całość jest zamknięta w obudowie, której zadaniem jest ochrona absorbera i rurek przed uszkodzeniami mechanicznymi i działaniem czynników atmosferycznych, a przede wszystkim ograniczenie strat ciepła. Obudowa nie powinna utrudniać docierania promieniowania słonecznego do absorbera, więc jej górna powierzchnia jest przezroczysta. Sprawność obecnie produkowanych kolektorów płaskich dobrej jakości sięga 85%. Ważne zalety to także stosunkowo niska cena i prosta budowa, dzięki której działają niezawodnie przez długie lata.
Kolektor próżniowy
To najczęściej baterie ustawionych równolegle względem siebie szklanych rur o średnicy 5-10 cm (są też mniej popularne kolektory próżniowe płaskie). W każdej z nich znajduje się osobna rurka, którą przepływa ciecz. Rurka ta jest połączona z absorberem – płaskim lub naniesionym na powierzchnię rury. To drugie rozwiązanie jest tańsze, ale mniej doskonałe ze względu na brak dobrego kontaktu absorbera z rurką transportującą ogrzewaną ciecz, co przekłada się na mniejszą sprawność. Wewnątrz szklanych rur jest wytworzona próżnia, dzięki której mniejsze są straty ciepła do otoczenia. Wynika to z braku konwekcji (transportu ciepła wynikającego z ruchu materii). Do tego absorber szybciej się ogrzewa, bo ciepło nie jest tracone na podgrzanie otaczającego go powietrza. A zatem sprawność kolektorów próżniowych pracujących w chłodnym otoczeniu jest większa niż płaskich.
Kiedy opłaca się montaż kolektorów próżniowych?
Coraz częściej słyszy się, że zakup kolektorów próżniowych to niepotrzebny wydatek, bo efekt zastosowania tańszych kolektorów płaskich jest podobny. Dlaczego tak jest, skoro kolektory próżniowe mają doskonalszą konstrukcję, a z danych technicznych wynika, że ich sprawność jest co najmniej dwukrotnie większa niż płaskich?
Otóż zysk z zastosowania kolektorów próżniowych odczuwa się przede wszystkim wtedy, gdy pracują one w niskiej temperaturze – wówczas próżnia ogranicza straty ciepła. W praktyce w naszych warunkach różnice nie są duże, bo już jesienią i wiosną, ale przede wszystkim zimą, promieniowanie słoneczne docierające do kolektorów jest tak małe, że nawet brak strat ciepła niewiele zmienia. Do tego dochodzi jeszcze pewna niekorzystna właściwość kolektorów próżniowych. W praktyce zimą powierzchnia każdego kolektora pokrywa się szronem lub lodem, co utrudnia dotarcie promieniowania słonecznego do powierzchni absorbera. W kolektorze płaskim już niewielka ilość promieniowania powoduje zwiększenie temperatury powietrza pod szybą, dzięki czemu szron się topi. Natomiast próżnia sprawia, że powierzchnia szklanych rur pozostaje zimna, więc szron utrzymuje się na nich dłużej. W rezultacie ilość ciepła dostarczanego do instalacji jest mniejsza, niż wynikałoby to z teoretycznych obliczeń.
Również latem kolektory próżniowe sprawiają kłopoty. Gdy przez dłuższy czas nie korzysta się z ciepłej wody (na przykład podczas urlopu), temperatura cieczy wypełniającej instalację może nadmiernie wzrosnąć, grożąc uszkodzeniem systemu. Kolektory płaskie mogą odprowadzać nocą nadmiar ciepła przez swoją obudowę, wystarczy uruchmić pompę wymuszającą przepływ cieczy przez kolektory (służy do tego funkcja wakacyjna w sterowniku instalacji). Natomiast próżnia stanowiąca izolację kolektora utrudnia oddawanie przez niego ciepła. Konieczne staje się zatem zasłanianie go (co jest kłopotliwe, jeśli jest zamontowany wysoko) albo wykonanie instalacji odbierającej nadmiar ciepła – na przykład z grzejnikiem w nieużytkowym pomieszczeniu (garażu lub piwnicy), który będzie grzał, gdy temperatura w instalacji wzrośnie powyżej bezpiecznej wartości. To dodatkowo komplikuje system i powoduje zwiększenie i tak już wysokiej ceny.
Swoją wyższość kolektory o bardziej skomplikowanej budowie ujawniają wtedy, gdzie nie ma możliwości zamontowania płaskiego kolektora w optymalnym położeniu: z absorberem skierowanym na południe, pochylonym pod kątem około 40°, w miejscu nigdy nie zacienionym. Wówczas zastosowanie kolektorów próżniowych, do tego jeszcze wyposażonych w zwierciadła, ma sens. Także jeśli z jakiegoś powodu woda ma być ogrzewana do temperatury wyższej niż 70°C, będą one lepsze niż płaskie.
