Kolektory słoneczne płaskie czy próżniowe?

Najczęściej kolektory słoneczne wykorzystywane są do wspomagania przygotowywania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) w domach jedno- lub wielorodzinnych. Ich powierzchnię dobiera się tak, aby instalacja solarna pokryła zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania c.w.u. na poziomie 50 do 60% w ciągu roku. Dotyczy to zarówno kolektorów płaskich jak i próżniowych.

Kolektory słoneczne próżniowe wysokiej jakości pracują z wyższą sprawnością od płaskich. Dlatego, aby uzyskać wymagany stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepło wystarczy zastosowanie kolektorów próżniowych o mniejszej powierzchni niż kolektory słoneczne płaskie. W typowej instalacji solarnej do ogrzewania c.w.u. dla rodziny 3-4 osobowej mogą wystarczyć kolektory słoneczne płaskie o łącznej powierzchni absorbera do 5 m² lub jeden kolektor próżniowy o powierzchni 3 m². W obu przypadkach uzyski ciepła z kolektorów w ciągu roku będą podobne (rys. poniżej).

Kiedy stosować kolektory próżniowe?

W zdecydowanej większości instalacji solarnych do wspomagania przygotowywania c.w.u. wystarczające będzie zastosowanie kolektorów płaskich. Kolektory próżniowe mogą być lepszym rozwiązaniem, gdy:

– nie ma wystarczająco dużo miejsca na dachu do zamontowania kolektorów płaskich – mniejsza powierzchnia kolektorów próżniowych może to ułatwić;

– gdy nie ma możliwości optymalnego ustawienia kolektorów płaskich w kierunku południowym i pod odpowiednim kątem do poziomu – kolektory próżniowe mają większe możliwości montażu: mogą leżeć bezpośrednio na dachu płaskim, przylegać do ściany budynku;

– w budynkach o ograniczonym odbiorze ciepła w okresie letnim – dla ochrony kolektorów i instalacji przed przegrzewami np. w budynkach biurowych, szkolnych, w domach jednorodzinnych ze wspomaganiem centralnego ogrzewania przez kolektory słoneczne itp.

Wybierając odpowiedni kolektor warto zwrócić uwagę na jego parametry, czyli ile ciepła słonecznego możemy dzięki nim uzyskać. Często tanie kolektory próżniowe o niskiej sprawności i jakości dostarczą nam mniej ciepła ze słońca niż kolektory płaskie wysokiej jakości.

Ile ciepła dostarczą porównywane kolektory słoneczne?

Żeby to sprawdzić, jednostkową moc cieplną uzyskiwaną przez kolektory słoneczne wystarczy pomnożyć przez powierzchnię pracującą absorbera. I tak, standardowa instalacja do wspomagania ogrzewania wody użytkowej dla 3-4-ro osobowej rodziny:
– 2 kolektory Vitosol 200-F o łącznej powierzchni czynnej absorbera (powierzchnia pracująca): 4,6 m²
– 1 kolektor próżniowy CPC o powierzchni czynnej 3,4 m²

Z obu instalacji uzyskamy odpowiednio:
– dla kolektorów Vitosol 200-F: 561 W/m² x 4,6 m² = 2580 W
– kolektor próżniowy CPC: 464 W/m² x 3,4 m² = 1578 W

W rozpatrywanym przypadku różnica w ilości dostarczanego ciepła wynosi: 1002 W na korzyść kolektorów płaskich Vitosol 200-F.

Mniejsza straty, ale i mniejsze zyski zimą

Już niewielka ilość promieniowania słonecznego docierającego do absorbera kolektora powoduje, że powietrze wypełniające kolektor płaski robi się ciepłe i szron na powierzchni szyby się topi.
Próżnia stanowiąca izolację rur kolektorów próżniowych ogranicza straty ciepła, ale jednocześnie sprawia, że zimą przez stosunkowo długi czas ich powierzchnia jest pokryta szronem i śniegiem, co utrudnia dotarcie promieniowania słonecznego do absorbera – czas odszraniania kolektorów próżniowych jest dłuższy niż w kolektorach płaskich.