Jak dobierać kolektory

Decydując się na zakup kolektorów słonecznych każdy musi zmierzyć się z problem, który kolektor wybrać? Czy decydujemy się na tańszy kolektor płaski czy też inwestujemy w droższe kolektory próżniowe. Decydując się na zakup kolektorów słonecznych każdy musi zmierzyć się z problem, który kolektor wybrać? Czy decydujemy się na tańszy kolektor płaski czy też inwestujemy w droższe kolektory próżniowe.

Brak wiedzy technicznej oraz nie do końca rzetelne obiegowe opinie na temat kolektorów słonecznych sprawiają, że wielu potencjalnych klientów napotyka na trudności w dokonaniu prawidłowej oceny oraz analizy opłacalności instalacji solarnej. Może to prowadzić do niepotrzebnych nadmiernych wydatków, które nie przyniosą oczekiwanych efektów.

W Internecie jest mnóstwo sprzedawców zapewniających o wyjątkowości i wydajności oferowanych przez nich kolektorów. Wiele ofert nie zawiera jednak podstawowych danych pozwalających określić rzeczywistą wydajność kolektora. Znaleźć za to można wiele informacji na temat budowy kolektorów, użytych materiałów i technologii użytych do ich produkcji.

Najważniejszym czynnikiem określającym moc kolektorów jest ich sprawność, czyli wartość określająca, ile energii możemy uzyskać za jego pośrednictwem. Sprawność optyczna jest to najwyższa sprawność danego kolektora i oznacza maksymalną zdolność efektywnego absorbowania energii słonecznej. Bardzo istotne są też współczynniki strat, które pozwalają obliczyć zależność między wzrostem temperatury kolektora, a temperaturą otoczenia. Współczynniki te pomagają określić straty energii oraz wywołane tym spadki sprawności kolektora. Przy porównywaniu różnego typu kolektorów przyjęto, że sprawność optyczna i współczynniki strat wyznaczane są w odniesieniu do efektywnej powierzchni czyli apretury kolektora. Powierzchnia ta wyznaczana jest w ściśle określony sposób zarówno dla kolektorów płaskich jak i próżniowych. Sprawność kolektorów płaskich i próżniowych różni się od siebie w zależności od pory roku. Kolektory płaskie mają większą sprawność w okresie letnim a kolektory próżniowe w okresie zimowym w okresach przejściowych powinniśmy wystarczającą ilość ciepła z obydwu rodzai kolektorów.

Rys. Efektywość kolektorow ze względu na pory roku

Badania energetyczne jak i jakościowe kolektorów słonecznych wykazały iż:

  1. Kolektor jest tym lepszy im wyższa jest jego sprawność optyczna, zaś współczynniki strat niższe.
  2. Przewaga kolektorów próżniowych nad kolektorami płaskimi polega na mniejszym przyroście strat wraz ze wzrostem temperatury kolektora w stosunku do temperatury otoczenia.
  3. Mniejszy udział strat własnych w kolektorze próżniowym powoduje, że przy niesprzyjających warunkach pogodowych zyskuje on na sprawności w stosunku do kolektora płaskiego. Nie oznacza to jednak, że w takich warunkach zestaw kolektorów próżniowych będzie zawsze wydajniejszy od zestawu z kolektorami płaskimi.
  4. Przy promieniowaniu 400W/m2 i dużej różnicy między temperaturą kolektora, a otoczenia wynoszącą nawet 50C kolektory płaskie przy odpowiednim dobraniu powierzchni mają wystarczającą moc, by użytkować je w okresach przejściowych jak i zimowym podobnie jak kolektory próżniowe.
  5. W czasie słonecznej pogody ze względu na swoją wysoką moc zestawy z kolektorami płaskimi będą szybciej nagrzewać zasobnik z wodą. 
  6. Kolektory płaskie są dużo bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne, takie jak uszkodzenia wywołane gradobiciem. W przypadku kolektorów płaskich uszkodzenia mechaniczne praktycznie się nie zdarzają. Kolektory próżniowe częściej ulegają uszkodzeniu, lecz naprawa ich jest dużo łatwiejsza i mniej kosztowna. Kolektory próżniowe składają się z wielu elementów, dlatego w przypadku uszkodzenia możliwa jest wymiana uszkodzonego elementu, a nie całego kolektora. 

W Polsce poczyniono wiele na rzecz bardzo agresywnego marketingu kolektorów próżniowych. Wśród wielu zainteresowanych zakupem kolektorów słonczych działa psychologiczne przekonanie, że jeżeli coś jest droższe, musi stanowić lepszą i korzystniejszą propozycję. W wielu przypadkach jest to błędne myślenie. Spójrzmy na sprzedaż kolektorów próżniowych na rynkach krajów bardziej rozwiniętych w zakresie energetyki słonecznej. Badanie było przeprowadzone w 2011r.

 
 
Polska stanowi swego rodzaju ewenement z pośród krajów o zbliżonym klimacie do naszego. Jak widać udział kolektorów próżniowych w całkowitej sprzedaży w Austrii jest na poziomie 3,8%, w Szwajcarii 7% a w Niemczech 9,3%, a udziały te mają tendencję spadkową. Spowodowane to jest najprawdopodobniej zwiększającą się świadomością oraz wyeliminowaniem z rynku słabej jakości kolektorówpróżniowych sprowadzanych na europejskie rynki przez dostawców z Chin.
 
 
  
Małe zainteresowanie kolektorami próżniowymi w Austrii Szwajcarii, czy też Niemczech może być spowodowane powszechnie spotykanym zjawiskiem oszronienia czy też zalegania śniegu na kolektorach. Zaleta kolektorów próżniowych jaką są znikome straty ciepła, w okresach zimowych może negatywnie wpływać na jego pracę lub całkowicie wyłączyć go z użytkowania przez dużą część zimy, czyli w okresie, w którym przy niesprzyjających warunkach pogodowych kolektor ten miał mieć wyższą sprawność ,niż kolektor płaski. 
 
Dla przykładu przedstawiono zdjęcia kolektorów wykonanych w tym samym czasie. Na zdjęciu po lewej stronie kolektory płaskie, po stronie prawej kolektor próżniowy. Proszę zwrócić uwagę na fakt, iż na kolektorze próżniowym zalega śnieg w sytuacji, gdy na połaci dachowej został on zupełnie stopiony. Świadczy to o jego bardzo dobrej izolacji. Problem ten może zostać rozwiązany w momencie kiedy nasze kolektory będą ustawione pod dużym kątem lub zamontowane na elewacji budynku czy też znajdowały się w miejscu łatwo dostępnym i będzie możliwe ich mechaniczne oczyszczenie.
 
  
Przedstawiając powyższe rozważania chcielibyśmy zwrócić państwa uwagę, że dokonując wyboru przy zakupie kolektorów słonecznych byli państwo w pełni świadomi szeregu czynników wpływających na efektywnoś planowanej inwestycji.
  
Przy planowaniu instalacji solarnej bardzo ważny jest prawidłowy dobór ilości kolektorów. Właściwie dobrana powierzchnia kolektorów zapewnia prawidłową, skuteczną i bezawaryjną pracę całej instalacji. Optymalną powierzchnię kolektorów oblicza się przyjmując 1 - 1,5 m2 powierzchni absorbera na osobę.
 
 
 Wielkość podgrzewacza do tak obliczonej ilości kolektorów dobieramy mnożąc ilość osób korzystających z wody przez średnie dobowe zużycie wynoszące 50 l/osobę. Otrzymaną wartość dobrze jest zwiększyć o ~50% w celu zabezpieczenia się przed mogącymi wystąpić wahaniami w rozbiorze ciepłej wody.
 
Przykład:
Obliczenie wielkości zbiornika dla 4 osobowej rodziny:
4 osoby x 50 l/osobę x 1,5 = 300 l. 
Zgodnie z obliczenia dla rodziny 4 osobowej optymalny będzie zbiornik 300 l.
 
Znając już ilość kolektorów słonecznych, jaka jest odpowiednia dla naszych potrzeb będziemy mogli wybrać zasobnik do naszej instalacji 
Podstawowym przeznaczeniem dla kolektorów słonecznych w warunkach naszego klimatu jest podgrzewanie ciepłej wody użytkowej zarówno w domach jednorodzinnych, jak i wielorodzinnych, a także w obiektach użytkowych, przemysłowych, itd. Instalacja solarna w małych obiektach jest prosta w budowie, opierając się na zastosowaniu biwalentnego podgrzewacza C.W.U. Określenie „biwalentny” oznacza, że podgrzewacz może współpracować równolegle z dwoma niezależnymi źródłami ciepła – podstawowym np. kotłem grzewczym lub też pompą ciepła oraz z instalacją solarną. Dobór podgrzewacza biwalentnego wymaga uwzględnienia kilku reguł, jakich nie stosuje się dla doboru podgrzewaczy tradycyjnych (z jedną wężownicą). Pojemności podgrzewaczy biwalentnych są zwiększone w stosunku do tradycyjnych przeciętnie o 50 do 100% 
     

Należy pamiętać ,aby w zasobniku, który ma współpracować z instalacją solarną powierzchnia grzewcza dolnej wężownicy była większa  od górnej ze względu na wysokie temperatury glikolu latem. Będzie to skutkowało szybkim przejmowaniem temperatury przez wodę, oraz obniżenie temperatury w obiegu glikolu w okresach przejściowych, co pozwoli na maksymalne oddanie temperatury. W zależności od producentów pojemność dolnej wężownicy powinna być większa od górnej o 30 do 80%.