Jak działają kolektory słoneczne próżniowe. Fakty i mity na temat solarów próżniowych
Kolektory próżniowe uznawane są za bardziej wydajne niż kolektory płaskie. Są również od nich droższe. W jakich sytuacjach warto je zamontować? Czy są sytuacje, kiedy zamiast kolektorów próżniowych lepiej jednak wybrać płaskie? Sprawdź!
Autor: Andrzej Szandomirski
Kolektory próżniowe dzięki skomplikowanej konstrukcji mogą mieć większą sprawność niż płaskie, ale nie zawsze jest to wystarczającym argumentem wobec ich wyższej ceny, stąd ich mniejsza popularność niż płaskich
Budowa kolektora próżniowego i zasada działania
Kolektory próżniowe 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.
Zalety kolektorów próżniowych
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 niezacienionym. 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. Kolektory 1-ścienne typu Hewalex KSR10 można instalować zarówno w pozycji pionowej (jest to bardzo wygodne, gdyż umożliwia montaż kolektora bezpośrednio na elewacji) i w pozycji poziomej. Kolektory te mają wyższą wydajność niż kolektory płaskie.
Czasami słyszy się jednak, że zakup kolektorów próżniowych to niepotrzebny wydatek, bo efekt zastosowania tańszych kolektorów płaskich jest podobny. Dlaczego tak jest, skoro próżniowe mają doskonalszą konstrukcję, a z danych technicznych wynika, że ich sprawność jest co najmniej dwukrotnie większa niż płaskich?
Czy kolektory próżniowe mają jakieś wady?
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.
Zimą powierzchnia kolektora może pokrywać 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.
Kolektory płaskie w stosunku do typowych popularnych na naszym rynku kolektorów próżniowych wypadają zdecydowanie lepiej w Europie. Faktem jest, że na rynkach rozwiniętych i "bogatszych", jak Niemcy, Austria, Francja, Dania, itd. udział próżniowych w rynku jest na poziomie wielokrotnie niższym niż w Polsce. Można więc zapytać, czy klienci w Polsce są bogatsi? W Polsce udział kolektorów próżniowych przekracza 24%. Jednak znaczna część tych kolektorów odbiega od standardów jakie powinny spełniać takie urządzenia.
