Stefan Żuchowski, Vaillant
Jakie korzyści zapewniamy sobie montując kolektory słoneczne? Czy ta technologia działa w naszym klimacie i czy zimą kolektor także zapewni nam ciepłą wodę? Promieniowanie słoneczne to ogromne ilości darmowej energii. Prawidłowo wykonana instalacja kolektorów słonecznych do wspomagania podgrzewania ciepłej wody pozwala w naszym klimacie zaoszczędzić nawet do 50-60% rocznych kosztów z tym związanych.
Ilość ciepłej wody, jaką zużywamy oraz rodzaj i cena nośnika energii mają ogromny wpływ na koszty. Szczególnie duże oszczędności mogą uzyskać
użytkownicy, podgrzewający wodę przy pomocy energii elektrycznej, gazu płynnego czy oleju opałowego. Nieco mniejsze oszczędności zanotują
użytkownicy gazu ziemnego. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że ceny poszczególnych nośników są praktycznie nie do przewidzenia, a energia
słoneczna jest darmowa. W związku z tym zawsze warto z niej korzystać.
Obok cen nośników energii ogromny wpływ na koszty ma zużycie ciepłej wody. Przy dobowym zużyciu ciepłej wody na poziomie 200 l roczne oszczędności nie są tak duże, ale gdy w budynku mieszkają na przykład dwie rodziny i dobowe zużycie jest na poziomie 400 l, wówczas oszczędności są znaczące. Mimo że nasz klimat nie przypomina australijskiego, to jednak wykorzystanie energii słonecznej w Polsce jest sensowne – głównie dzięki technologicznemu zaawansowaniu obecnych rozwiązań.
Główne elementy kolektora to: szyba, absorber i obudowa z izolacją. Zasada działania instalacji solarnej jest prosta. Szyba przepuszcza promieniowanie słoneczne, które następnie padają na absorber, a ten nagrzewając się przekazuje ciepło do płynącego przez niego czynnika. Proces ten wiąże się jednak ze stratami energii. Na przykład szyba może nie przepuszczać całości promieniowania (część może się odbijać), absorber może tracić dużą część pozyskanej energii do otoczenia. Aby kolektory pracowały wydajnie w różnych warunkach, każdy z jego elementów jest odpowiednio wykonany.
Zadaniem szyby kolektora jest przepuszczenie jak największej ilości ciepła do jego wnętrza i ograniczenie emisji ciepła do otoczenia. Szyba ma wysoką przepuszczalność dla promieniowania krótkofalowego i niską dla promieniowania długofalowego. Przy czym prawa fizyki dowodzą, że: iloczyn długości fali i temperatury powierzchni promieniującego ciała jest wartością stałą. W przypadku słońca, którego temperatura jest bardzo wysoka, mamy do czynienia z promieniowaniem krótkofalowym, natomiast w przypadku kolektora temperatura absorbera jest względnie niska – z promieniowaniem długofalowym. Szyba kolektora przepuszcza więc bez przeszkód promienie słoneczne i stanowi znaczącą barierę dla ciepła wypromieniowywanego przez absorber. Stosowane coraz częściej specjalne szyby z warstwą antyrefleksyjną są w stanie przepuścić do wnętrza kolektora do 96% promieniowania, ograniczając jednocześnie straty ciepła z kolektora.
Kolejnym ważnym elementem kolektora jest absorber. Jego zadaniem jest przejęcie padającego na kolektor promieniowania i przekazanie ciepła do
czynnika w instalacji. Każdy materiał część ciepła zaabsorbowanego przekazuje dalej do czynnika, a część wypromieniowuje do otoczenia. Obecnie
stosuje się efektywne powłoki, które pochłaniają 95% promieniowania i tracą z tego jedynie do 5%.
Zastosowanie tych rozwiązań sprawia, że również w naszej strefie klimatycznej możliwe jest wykorzystanie energii słonecznej w zimie. Oczywiście zimą efektywność instalacji solarnej nie jest tak dużajak w lecie. W końcu mamy do czynienia z krótszym dniem, niższą temperaturą oraz mniej intensywnym promieniowaniem. Dociera więc do nas znacznie mniej energii. Prowadzone zimą badania udowodniły, iż standardowa instalacja dla
domu jednorodzinnego, złożona z dwóch kolektorów płaskich o powierzchni około 4 m2 może w mroźny, słoneczny dzień podgrzać zasobnik o pojemności 300 l od 10 do 30°C. W przypadku użytkowników, u których prowadzono badania stanowiło to w tym dniu pokrycie zapotrzebowania na energię do podgrzania ciepłej wody w ilości ok. 60%, bowiem temperatura zimnej wody wynosiła ok. 10°C, a ciepła była dogrzewana kotłem do 42°C.
