Slnečné kolektory Rozdiel medzi pasívnym a aktívnym využívaním slnečného žiarenia je zrejmý na prvý pohľad. Kým pasívne riešenie je u nás známe už stovky rokov (snaha orientácie budovy či iného objektu na vhodné svetové strany a dispozičné riešenie budovy ktoré využíva základnú vlastnosť slnečného žiarenia, kedy sa toto pri prechode sklom mení na tepelné žiarenie), naproti tomu aktívny spôsob využívania, alebo ak chceme solárna história Slovenska sa všakdatuje až od sedemdesiatych rokov minulého storočia.

 

Aktívne využívanie slnečnej energie vyžaduje zaradenie slnečných kolektorov alebo fotovoltických článkov  (nesprávne nazývaných fotovoltaickými) do sústavy. Slnečný kolektor využíva slnko na získanie tepla, fotovoltický článok vyrába zo slnečného žiarenia elektrickú energiu. Prví výrobcovia slnečných kolektorov na prelome 70. – 80. Rokov minulého storočia na Slovensku boli ZSNP Žiar nad Hronom a Elektrosvit Nové Zámky. Od tých čias prešli samotné slnečné kolektory veľkými zmenami a dnes sa s nimi môžeme čoraz viac stretávať nielen na nových budovách, ale aj na starších domoch a objektoch.

 

Slnečný kolektor je zariadenie, ktoré premieňa slnečné žiarenie, dopadajúce na zemský povrch, na iný druh energie, pre ľudstvo lepšie využiteľný. Princíp solárno termických kolektorov - alebo bežnejšie slnečných kolektorov - je viac menej jednoduchý: slnečná energia, ktorá na solárnu sústavu dopadá je prostredníctvom absorbérov premenená na teplo. Tepelná energia sa potom pomocou tzv. teplonosnej látky (napr. kvapalinou alebo vzduchom) odvádzaná potrubím na príslušné miesto, kde je teplo využité na ohrev vody alebo kúrenie. Fototermické slnečné kolektory sa najčastejšie využívajú na ohrev teplej úžitkovej vody, ohrev vody v bazénoch aj ako podpora vykurovania s nízkoteplotným vykurovacím systémom (podlahové kúrenie, stenové vykurovanie a stropné vykurovanie), príp. pre priemyselné využitie.

 

Slnečné kolektory sú najčastejšie umiestnené na strechách objektov, môžu byť  však tiež súčasťou fasády, zábradlia na balkónoch a podobne. Slnečné kolektory môžu byť pevné, alebo inštalované na pohyblivých ramenách, ktoré sa počas dňa natáčajú za slnkom (princíp slnečnice). Slnečné kolektory využívané celoročné používajú ako teplonosnú látku nemrznúcu zmes, v sezónne využívaných kolektoroch (ohrev vody v bazénoch v lete) je teplonosnou látkou voda. Ohrev vody pre vykurovanie alebo prípravu teplej vody môže byť riešený priamym alebo nepriamym systémom. Pri priamom systéme sa voda ohriata v kolektore uchováva v zásobníku a odtiaľ sa priamo používa na hygienu alebo vo vykurovacom systéme. Pri nepriamom systéme primárna teplonosná látka z kolektora cez výmenník tepla v zásobníku ohrieva vodu určenú na vykurovanie alebo hygienu. Slnečné kolektory patria medzi nízkoteplotné zdroje. Je vhodné ich kombinovať s podlahovým, stenovým alebo stropným vykurovaním, kde postačuje teplota vykurovacej vody do 50°C. Slnečný kolektor je nevyhnutným doplnkom systému pre ohrev vody v bazénoch v letnom období.

 

 

Typy slnečných kolektorov

 

Plochý / doskový kolektor. Jeho základom je absorpčná plocha. Moderný, výkonný kolektor má túto plochu opatrenú selektívnou vrstvou. Druhoradý kolektor má absorpčnú plochu natretú čiernou farbou. Rozdiel medzi oboma prevedeniami je v tom, že čierna farba veľmi dobre prijíma tepelné žiarenie - absorpcia, ale rovnako ochotne tepelné žiarenie vydáva - emisivita. U selektívnej vrstvy je príjem tepelného žiarenia podobný ako u čierneho telesa bez výrazného rozdielu. Prijatú energiu ale selektívna vrstva v sebe uzavrie, a nepustí ju von. Tu je oproti čiernemu telesu podstatný rozdiel. Preto stagnačná teplota u kvalitného plochého kolektora prekračuje hodnotu 200 ° C  a u vákuového kolektora je to ešte vyššia hodnota. Selektívna vrstva sa na absorpčnú plochu nanáša elektrochemicky vo vákuu . Podľa typu kolektora je absorpčná plocha tepelne izolovaná od svojho okolia pre zamedzenie tepelných strát. Plochý slnečný kolektor sa skladá zo základného nosného rámu s tepelnou izoláciou, na nej je umiestnená reflexná vrstva so sústavou medených rúrok, v ktorých prúdi teplonosná látka. Celú konštrukciu uzatvára sklenená platňa.

 

Vákuový / trubicový kolektor. U  tohto typu kolektora je tepelná izolácia zaistená vrstvou vákua. Tvar vákuového kolektora - trubica je daná konštrukčne technologickými možnosťami výroby, vzdoruje totiž okolitému tlaku podstatne lepšie, než rovná, celistvá plocha doskového kolektora. Len pre predstavu, plochý doskový kolektor 1 x 2m, ktorý by bol zhotovený vo vákuovom prevedení, by musel odolávať sile, spôsobenej atmosférickým tlakom 200 000N, to je cca 20 ton. Rozdiel je však badateľný v účinnosti a to hlavne v chladných mesiacoch či zníženej intenzite slnečného žiarenia. Ploché kolektory majú maximálnu účinnosť (v lete) okolo 75 – 85 %, zatiaľ čo vákuové iba 70 – 80 %. To však nepatrí k rozhodujúcim faktorom pri premýšľaní o ich kúpe, pretože vákuové kolektory (na rozdiel od plochých) môžeme používať nielen na ohrev teplej vody do bazéna či domu, ale aj na vykurovanie. Trubicové slnečné kolektory sa skladajú so sústavy sklenených rúrok s vákuom v ktorých sú umiestnené medené rúrky s teplonosnou látkou.

 

Vákuový slnečný kolektor

 

 

Porovnanie a výhody slnečných kolektorov

 

Plochý slnečný kolektor

 

V málo slnečných a zimných dňoch je čas oslnenia krátky a strata oproti vákuovému kolektoru je menej výrazná. Na plochom slnečnom kolektore sa námraza drží podstatne kratšiu dobu oproti vákuovému a stáva sa, že kým plochý kolektor v zime „pracuje“, vákuový nie. Straty tepla v letnom období a odrazy cez jednu sklenenú stenu sú pri plochom slnečnom kolektore menšie ako pri vákuovom. Energetický zisk: bez selektívnej vrstvy: 250 – 400 kWh/m2 za rok, so selektívnou vrstvou: 320 – 530 kWh/m2 za rok. Ploché kolektory sa používajú pre prípravu teplej vody a pre vykurovanie priestorov. Sú lacnejšie ako vákuové kolektory, majú však aj nižšiu účinnosť. Pre kvalitné ploché kolektory životnosť 20 rokov  a viac nie je problém. Namerané straty účinnosti po tejto dobe životnosti nie sú väčšie ako 1 - 2 %. Pre vákuové trubicové kolektory tak dlhú životnosť bez výraznej straty účinnosti nemožno očakávať. Táto strata je spôsobená z nasledujúcich dôvodov: rozbitie jednej alebo viacerých vákuových trubíc straty vákua v dôsledku rozširovania vzduchu (žiaden materiál nie je 100 % tesný, predpokladá sa, že táto strata vákua sa dostaví po 2-3 rokoch od montáže).

 

Vákuový slnečný kolektor

 

Slnečné vákuové trubicové kolektory sú vyvinuté s použitím najnovších technológií pre využitie slnečného žiarenia na výrobu tepla (celoročný ohrev TÚV, centrálne vykurovanie, ohrev vody v bazénoch a pod.). Ich výhodou je predovšetkým využitie a zisk energie v zimných mesiacoch. V zimných mesiacoch za slnečného počasia majú oproti plochému kolektoru vyšší výkon.

Čím je vonkajšia teplota nižšia, tým je rozdiel väčší. Solárne vákuové trubice dokážu pracovať s energetickým ziskom 600 až 900 kWh/m2 v závislosti od spôsobu využívania, geografickej polohy, orientácie kolektora a mikroklimatických podmienok prostredia. V zimnom období je solárny kolektor schopný pracovať až do teploty -50°C. Pri slnečných dňoch v zimnom období môže teplota na kolektore dosiahnuť až 100°C (teda dosiahnuť minimálne dvakrát väčší výkon v zimných mesiacoch ako pri klasických plochých kolektoroch. Vákuové trubicové kolektory sú pri porovnaní s tradičnými plochými kolektormi oveľa účinnejšie, najmä pri výrazných rozdieloch teplôt vzduchu a absorbérov (v zime) alebo pri rozptýlenom slnečnom žiarení.

 

 

Mohlo by vás tiež zaujať:

 

Dimenzovanie solárneho systému

 

Ako vybrať slnečný kolektor

 

Ďalšie články na tému Alternatívne vykurovanie

 

 

2014© Weby Group

Publikovanie a ďalšie šírenie článkov zo zdrojov internetového portálu Stavebník.sk, alebo ich jednotlivých častí, je bez predchádzajúceho písomného súhlasu spoločnosti Weby Group s.r.o zakázané. V prípade, že máte o ďalšie šírenie článkov záujem, nás kontaktujte na adrese stavebnik@stavebnik.sk

 

Foto: www.yougen.co.uk, www.solar-rating.org

(i.n.)