Nie ma jednego typu kolektora słonecznego, który sprawdzi się w każdej instalacji. W większości domów jednorodzinnych dobrym punktem wyjścia są wysokiej jakości kolektory płaskie. Próżniowe warto rozważyć wtedy, gdy brakuje miejsca, dach ma nietypowe ustawienie albo instalacja będzie często narażona na przegrzewanie.
Kolektory płaskie czy próżniowe – czym się różnią?
Kolektor płaski ma obudowę z szybą, izolacją cieplną, absorberem oraz układem cienkich rurek lub kanalików. W rozwiązaniu o przepływie harfowym czynnik grzewczy odbiera ciepło z absorbera i przekazuje je do zasobnika c.w.u. Kolektor próżniowy składa się z równolegle ułożonych rur, w których próżnia ogranicza straty ciepła do otoczenia.
Próżnia pomaga przy niskiej temperaturze otoczenia, ale nie oznacza automatycznie wyższych rocznych uzysków. Liczy się sprawność całego urządzenia, jakość absorbera, izolacja, sposób montażu oraz rzeczywista powierzchnia pracująca.
| Cecha | Kolektory płaskie | Kolektory próżniowe |
|---|---|---|
| Budowa | Absorber z układem rurek w izolowanej obudowie | Rury z absorberem i izolacją próżniową |
| Stosunek ceny do uzysku | Zwykle korzystny w instalacjach domowych | Może być korzystny przy ograniczonej powierzchni |
| Praca zimą | Szybciej odszraniają się dzięki nagrzewaniu powietrza pod szybą | Szron i śnieg mogą utrzymywać się dłużej na zimnych rurach |
| Straty ciepła | Większe przy wysokiej różnicy temperatur | Mniejsze dzięki próżni |
| Ryzyko stagnacji | Nadmiar ciepła łatwiej oddać przez obudowę | Lepsza izolacja utrudnia chłodzenie instalacji |
Zimą kolektor płaski może szybciej odzyskać sprawność po opadach szronu. Niewielka ilość promieniowania ogrzewa powietrze pod szybą, co przyspiesza topnienie osadu. W rurach próżniowych izolacja ogranicza ten efekt, dlatego zalegający szron lub śnieg może dłużej blokować dostęp światła do absorbera.
Latem problemem bywa stagnacja, czyli wzrost temperatury czynnika w instalacji przy pełnym zasobniku i braku odbioru ciepła. W kolektorach próżniowych trudniej odprowadzić nadmiar energii przez obudowę. System może wymagać rozbudowanej automatyki, funkcji chłodzenia albo dodatkowego odbiornika ciepła.
Kiedy wybrać kolektory płaskie, a kiedy próżniowe?
Decyzję należy oprzeć na warunkach montażu i profilu zużycia ciepłej wody, a nie na samej nazwie technologii. W typowym domu z dobrze ustawionym dachem wysokiej klasy kolektory płaskie często zapewniają korzystniejszą relację ceny do uzysku.
Próżniowe mogą być lepszym wyborem w następujących sytuacjach:
- Mała powierzchnia dachu – większy uzysk z jednostki powierzchni może ułatwić osiągnięcie wymaganej mocy.
- Nietypowe ustawienie budynku – rozwiązania rurowe dają większą swobodę montażu na dachu płaskim lub przy ścianie.
- Trudne warunki pracy – mniejsze straty ciepła mogą mieć znaczenie przy niskiej temperaturze otoczenia i dużej różnicy temperatur.
- Duże ryzyko letnich przegrzewów – na przykład w biurach, szkołach lub obiektach okresowo użytkowanych, gdzie latem spada pobór c.w.u.
W zwykłym domu z połacią skierowaną w stronę południową, odpowiednim kątem nachylenia i stałym zużyciem ciepłej wody kolektory płaskie zazwyczaj wystarczą. Jeśli budżet jest ograniczony, lepszym wyborem będzie solidny model płaski niż tani kolektor próżniowy o słabych parametrach.
Przy porównywaniu ofert nie patrz wyłącznie na powierzchnię brutto, czyli zewnętrzny wymiar urządzenia. Ważniejsza jest powierzchnia apertury, nazywana też powierzchnią czynną. Obejmuje ona obszar, przez który promieniowanie dociera do absorbera. Dwa kolektory o podobnej powierzchni brutto mogą mieć różną powierzchnię aktywną, a więc także różny rzeczywisty uzysk.
Wyższa cena kolektora próżniowego nie jest dowodem, że dostarczy więcej ciepła. Porównuj powierzchnię apertury, parametry cieplne i przewidywany uzysk całej instalacji.
Jaki absorber wybrać?
Absorber pochłania promieniowanie i przekazuje ciepło do czynnika krążącego w instalacji. Na jego pracę wpływają materiał, powłoka selektywna oraz sposób połączenia z orurowaniem. Współczesnym standardem rynkowym jest układ aluminiowo-miedziany.
| Typ absorbera | Zalety | Wymagania instalacyjne |
|---|---|---|
| Cu-Cu | Wysoka przewodność cieplna, trwałość i łatwe łączenie elementów z tego samego materiału | Możliwość stosowania standardowych rur miedzianych i połączeń lutowanych |
| Al-Cu | Dobry stosunek ceny do parametrów, miedziane orurowanie i porównywalna sprawność przy podobnej konstrukcji | Zwykle można zastosować standardowe zasady wykonywania instalacji solarnej |
| Al-Al | Niższy koszt, mniejsze ryzyko naprężeń między różnymi metalami i łatwiejszy recykling | Instalacja musi być neutralna dla aluminium, bez rur miedzianych, elementów mosiężnych i połączeń lutowanych |
Absorber Cu-Cu jest trwały, lecz zwykle droższy. Al-Cu ogranicza koszt dzięki zastosowaniu aluminium w blasze, zachowując miedziane orurowanie. Absorber Al-Al wymaga większej dyscypliny przy doborze armatury, ponieważ kontakt aluminium z niektórymi metalami może prowadzić do niepożądanych zjawisk elektrochemicznych.
Jak zwymiarować instalację solarną?
Przewymiarowanie zwiększa koszt i ryzyko stagnacji, a zbyt mała powierzchnia ogranicza uzysk. Dla instalacji przeznaczonej wyłącznie do przygotowania c.w.u. często przyjmuje się orientacyjnie 1–1,5 m² powierzchni czynnej na osobę. To zasada wstępna, a nie zamiennik projektu.
Planowanie instalacji można przeprowadzić w następującej kolejności:
- Określ liczbę użytkowników i dzienne zużycie ciepłej wody.
- Dobierz zasobnik, zwykle przyjmując jego pojemność na poziomie 1,2–1,8 dziennego zapotrzebowania.
- Wyznacz orientacyjną powierzchnię kolektorów na podstawie powierzchni czynnej, nie tylko brutto.
- Uwzględnij kierunek i kąt nachylenia dachu, ponieważ nieoptymalne ustawienie może wymagać korekty powierzchni.
- Dobierz liczbę konkretnych kolektorów oraz pompę, naczynie wzbiorcze, automatykę i armaturę.
Wstępne obliczenia można oprzeć na tabelach producenta. Przy większych instalacjach, nietypowym zużyciu lub zasobnikach powyżej 500 l potrzebna jest analiza instalatora, często z użyciem programu symulacyjnego. Fachowiec powinien sprawdzić także zabezpieczenia przed przegrzewaniem, parametry glikolu i sposób chłodzenia układu.
Przy wyborze urządzenia warto sprawdzić wyniki badań według właściwych norm, między innymi PN-EN 12975, oraz dostępność certyfikatu Solar Keymark, jeśli instalacja ma być zgłaszana do programu dofinansowania. Dotacja może zmienić opłacalność droższego rozwiązania, ale nie zastąpi właściwego wymiarowania.
Dla większości domów z typowym zużyciem c.w.u. najbardziej rozsądnym wyborem będą dobre kolektory płaskie. Kolektory próżniowe mają sens wtedy, gdy ich mniejsza wymagana powierzchnia, elastyczność montażu lub ograniczenie strat ciepła rekompensują wyższy koszt i większą złożoność ochrony przed stagnacją.
