Kolektory słoneczne - zasada działania

Pomysł wykorzystania kolektorów słonecznych do ogrzewania wody jest niezwykle prosty. Najprostszym pierwowzorem kolektorów słonecznych były niegdyś beczki z wodą pomalowane na czarno umieszczane na dachach. W ciągu dnia temperatura wody w takich beczkach mogła osiągać nawet ponad 50 stopni. Jednak przy wietrznej lub nieco chłodniejszej pogodzie trudno nagrzać wodą powyżej 30 stopni nie mówiąc o temperaturach w okresie wiosny i jesieni. Dalsze rozwijanie koncepcji ogrzewania wody ze słońca doprowadziło do powstawania coraz bardziej zaawansowanych i trwałych rozwiązań. W krajach około zwrotnikowych wykorzystuje się zestawy kolektorów ze zbiornikami umieszczonymi tuż nad kolektorem słonecznym - podgrzana woda od razu trafia do zbiornika skąd może być wykorzystana do potrzeb użytkowników. Tego typu konstrukcja jest jednym z najtańszych rozwiązań umożliwiających wydajne podgrzewanie wody w okresie od wiosny do jesieni także na obszarze Polski (dzięki odpowiedniej izolacji zbiornika wodnego). Przez wielu konstrukcje te określane są jako - "czysty zysk" - ze względu na niską cenę zakupu i wydajne ogrzewanie wody a także eliminacje wielu niedogodności klasycznych kolektorów słonecznych. Ze względu na niską cenę i bardzo prostą automatykę jest to konstrukcja coraz częściej stosowana nie tylko w domkach letniskowych ale także w instalacjach domowych jako źródło ciepłej wody od wiosny do jesieni. Oczywiście rozwiązanie to posiada jedną główną wadę - wymaga demontażu lub spuszczenia wody a zimę ale jeśli to nie jest kłopot dla użytkownika to możliwe jest stosowanie tego rozwiązania nawet do zasilania większych obiektów mieszkalnych. Niestety jeśli chcemy wykorzystywać kolektory słoneczne także zimą lub chcemy mieć system solarny w pełni automatyczny - nie wymagający obsługi wymagana jest odporność kolektorów słonecznych na ujemne temperatury. Stąd w kolejnych etapach rozwoju kolektorów słonecznych konieczne było oddzielenie obszaru absorpcji ciepła od obszaru przechowywania energii a następnie wprowadzenie niezamarzającego czynnika transportującego energię – glikolu. Tego typu instalacje to obecnie najbardziej powszechne rozwiązania w naszym kraju. Są długowieczne, praktycznie bezobsługowe i mogą wspierać nie tylko przygotowanie ciepłej wody a także podgrzewać wodę basenową a zima wspomagać centralne ogrzewanie. Zastosowanie klasycznych kolektorów słonecznych jest zdecydowanie najbardziej wszechstronne. Największe zyski w kolektorach tego typu osiąga się w dużych instalacjach - w miejscach gdzie jest duże zapotrzebowanie na ciepłą wodę.

Zasada działania klasycznych kolektorów słonecznych

Słońce ogrzewa absorber. Absorber jest dobrze odizolowany od środowiska zewnętrznego  dzięki czemu nawet w chłodne dni nagrzewa się do wysokich temperatur. Nagrzany absorber ogrzewa glikol będący albo w rurce (w przypadku kolektorów płaskich) albo w kolektorze zbiorczym (w przypadku kolektorów heat pipe). Kiedy temperatura glikolu będzie wyższa niż wody w zbiorniku CWU (Ciepłej Wody Użytkowej) sterownik solarny uruchomi pompkę solarną która przetransportuje gorący glikol do wężownicy w zbiorniku wodnym. W wężownicy gorący glikol odda ciepło do wody w zbiorniku. Cykl pracy pompki będzie trwał tak długo aż temperatura glikolu w kolektorze słonecznych będzie wyższa od temperatury wody w zbiorniku. Dzięki temu woda w zbiorniku stopniowo jest ogrzewana ciepłym glikolem nagrzanym w kolektorze.