Kolektory słoneczne już na dobre ugruntowały swoją pozycję na rynku polskim. To urządzenia, które stają się standardem w budynkach mających spełniać tak pożądane kryterium oszczędnej eksploatacji i coraz mniej kojarzą się z technologią dostępną dla nielicznych.

Zastosowanie kolektorów słonecznych w Polsce z pewnością będzie dynamicznie rosło, przede wszystkim ze względu na stały wzrost cen paliw i energii oraz zwiększającą się w społeczeństwie świadomość konieczności zmniejszania zapotrzebowania na ciepło budynków. W przypadku energetyki słonecznej widoczna jest analogia do techniki kondensacyjnej, która w latach 90. ubiegłego wieku również stanowiła margines rynkowy, a obecnie jest to 23% w segmencie kotłów wiszących (w roku 2012 przewidywany wzrost do ponad 60%).

Jak każda nowa technologia, energetyka słoneczna z fazy drogich jednostkowych rozwiązań przeszła w fazę upowszechniania się – powierzchnia rocznie instalowanych kolektorów słonecznych w ciągu ostatnich 10 lat w Polsce wzrosła ponad 12-krotnie. Można szacować, że rocznie 15 tys. budynków w Polsce zaopatrywanych jest w instalację solarną. Nasycenie rynku polskiego w porównaniu z innymi krajami jest przy tym nadal śladowe – na każdy tysiąc mieszkańców przypada około 8 m2 pracujących kolektorów słonecznych, podczas gdy w Austrii jest to blisko 300 m2/1000 os., w Niemczech zaś 130 m2/1000 os. Perspektywy rozwoju rynku są jednak bardzo dobre.
Kolektory słoneczne są przede wszystkim wykorzystywane do podgrzewania ciepłej wody użytkowej – w Polsce instalacje tego typu stanowią ponad 90% rynku. Ze względu jednak na rosnące standardy energooszczędności budynków, zmieniają się też oczekiwania mieszkańców co do komfortu cieplnego nie tylko w tradycyjnym okresie grzewczym. Zauważalny jest wzrost zainteresowania instalacjami solarnymi dodatkowo wspomagającymi centralne ogrzewanie. W Polsce jest to obecnie około 5% instalacji solarnych, a dla porównania: w Niemczech – 25%, Austrii – 40%, Szwajcarii – 50%, w Szwecji nawet – 70%.
 
kolektory słoneczne płaskie Zasada działania kolektorów słonecznych stosowanych w naszych warunkach klimatycznych nie uległa zmianie od początku lat 70., gdy pojawiły się one na rynku. Kolektory słoneczne są stosunkowo prostymi konstrukcyjnie urządzeniami grzewczymi. Kolektory słoneczne płaskie zbudowane są z izolowanej cieplnie obudowy, w której umieszczony jest absorber, czyli płyta wykonana najczęściej z miedzi lub aluminium, pokryta warstwą pochłaniającą (czyli absorbującą) promieniowanie słoneczne. Do płyty przymocowane są przewody, w których płynie czynnik grzewczy niezamarzający (glikol), odbierający wytwarzane ciep. Duże znaczenie w  pracy kolektorów słonecznych ma prowadzenie przewodów czynnika grzewczego przy absorberze. Stosowane są dwa podstawowe rodzaje układu przewodów – meandrowy (wężownica) oraz harfowy. Decydujące znaczenie dla zapewnienia kolektorowi słonecznemu wysokiej i niezmiennej sprawności pracy podczas wieloletniej eksploatacji odgrywa absorber.

Kolektory słoneczne płaskie są przeważnie wyposażane w przykrycie ze szkła solarnego lub też antyrefleksyjnego. Szczególnie szkło antyrefleksyjne zapewnia wysoką przepuszczalność promieniowania słonecznego w granicach nawet 95% (szkło solarne ok. 90%, a szkło zwykłe ok. 70-80%). Oczywiście szkło stosowane w kolektorach powinno być też odporne na stałe naciski (śnieg), i na uderzenia (grad), stąd podlega ono hartowaniu. Wytrzymałość szyby poddawana jest badaniom jakościowym, jakie przechodzą kolektory słoneczne chcące spełnić rygorystyczne wymagania normy europejskiej i zarazem polskiej: PN-EN 12975.

Jednym z „mankamentów” kolektorów płaskich jest obecność powietrza wewnątrz, które odbiera ciepło z absorbera i oddaje je następnie do otoczenia. Taka mikrowentylacja obudowy kolektora słonecznego jest koniecznością, aby zapewnić jego „oddychanie”.

Zagadnienie to nie dotyczy natomiast kolektorów próżniowych. Pozbawione są one materiałów izolacyjnych chłonących wilgoć, gdyż izolacją cieplną jest sama próżnia. Minimalna ilość powietrza wewnątrz kolektora próżniowego zmniejsza ruch konwekcyjny i odbieranie ciepła z absorbera.

 
Typy kolektrów słonecznych
kolektor słoneczny próżniowy rurowyRozróżnia się kilka typów kolektorów próżniowych rurowych. Podstawową różnicę pomiędzy nimi stanowi budowa rury próżniowej, która może być jednowarstwowa lub podwójnie przeszklona. Okazuje się, że w zakresie temperatur, jakie występują w pracy kolektorów dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej, sprawność kolektora próżniowego o podwójnym przeszkleniu będzie zdecydowanie niższa od kolektorów próżniowych i płaskich z jedną szybą. Kolektory próżniowe rurowe wykonywane są w dwóch odmianach, jeżeli chodzi o odbiór ciepła z absorberów.
Warto zaznaczyć, że kolektor słoneczny uzyska tym więcej ciepła (kWh/m2rok), im niższa będzie temperatura po stronie odbioru ciepła, stąd zaleca się, aby nie przewymiarowywać ich powierzchni i stosować w pierwszej kolejności dla układów niskotemperaturowych (woda użytkowa, woda basenowa). (…)

Ireneusz Jeleń
Viessmann

Cały artykuł w wydaniu 6/2011 GLOBEnergia
2011 6