Na polskim rynku instalacyjnym dominują dwa typy solarnych kolektorów termicznych: kolektor płaski oraz kolektor próżniowy (rurowy). Oba służą do przetwarzania promieniowania słonecznego na ciepło użytkowe, różnią się jednak budową, charakterystyką temperaturową i zachowaniem w warunkach niskiego promieniowania rozproszonego — typowego dla Polski w miesiącach jesienno-zimowych.
Kolektor płaski
Kolektor płaski (ang. flat-plate collector) to najszerzej stosowany typ w Polsce. Składa się z:
- absorbera — płyty metalowej z selektywną powłoką pochłaniającą promieniowanie słoneczne i minimalizującą straty promieniowania zwrotnego
- szyby solarnej — hartowanego szkła niskożelazowego o przepuszczalności powyżej 90%
- izolacji tylnej — wełna mineralna lub pianka PIR
- obudowy aluminiowej z uszczelkami EPDM
Ciecz solarna przepływa przez kanaliki lub miedziany meander wewnątrz absorbera. Temperatura robocza stagnacji (bez przepływu cieczy) wynosi zazwyczaj 180–220°C, co decyduje o wyborze cieczy solarnej — mieszaniny glikolu propylenowego z wodą.
Zastosowanie płaskich kolektorów na dachach łupkowych
Kolektory płaskie produkowane są w standardowych wymiarach najczęściej zbliżonych do 2,0–2,5 m² powierzchni brutto. Na dachach łupkowych ich prostokątny kształt upraszcza rozmieszczenie uchwytów wzdłuż krokwi, gdyż obciążenie rozkłada się na dwa długie boki kolektora.
Ciężar kolektora płaskiego wynosi przeciętnie 25–35 kg, co przekłada się na obciążenie użytkowe rzędu 13–18 kg/m². Wartość ta musi zostać uwzględniona w ocenie nośności połaci łupkowej.
Kolektor próżniowy (rurowy)
Kolektor próżniowy zbudowany jest z rzędu szklanych rur próżniowych, w których umieszczono absorber i ciecz lub rurkę cieplną (heat pipe). Próżnia pełni rolę izolatora termicznego, redukując straty konwekcyjne niemal do zera.
Typy rur próżniowych
- Rury z absorberem bezpośrednim (U-pipe) — ciecz solarna przepływa przez rurę U wewnątrz próżniowej rury szklanej. Absorber jest trwale zanurzony w ciągu roboczym.
- Rury z heat pipe — wewnątrz rury próżniowej znajduje się hermetycznie zamknięta rurka z czynnikiem niskowrzącym. Ciepło przekazywane jest poprzez kondensację do listwy zbiorczej (manifold).
- Rury Sydney (coaxial) — podwójna szklana rura z absorberem między warstwami; spotykane rzadziej w Polsce.
Charakterystyka w polskim klimacie
Polska leży w strefie klimatycznej o zmiennym zachmurzeniu i stosunkowo niskim nasłonecznieniu w miesiącach zimowych. Kolektory próżniowe, dzięki wyeliminowaniu strat konwekcyjnych, zachowują wyższą sprawność przy niskich temperaturach zewnętrznych i promieniowaniu rozproszonym. Ma to znaczenie dla systemów pracujących całorocznie — podgrzewacze CWU z wyższym pokryciem energetycznym przez 10–11 miesięcy w roku.
Kolektory płaskie wykazują wyższą sprawność przy wysokim promieniowaniu i umiarkowanych temperaturach, co w Polsce odpowiada miesiącom od maja do września. Dla instalacji nastawionych wyłącznie na sezon letni (np. podgrzewanie basenu) kolektor płaski często jest rozwiązaniem wystarczającym przy niższych nakładach inwestycyjnych.
Parametry certyfikacyjne — co sprawdzać
Kolektory sprzedawane w Polsce powinny posiadać certyfikat Solar Keymark lub krajowy certyfikat ITB. Kluczowe parametry techniczne:
- η₀ — sprawność optyczna (przy zerowej różnicy temperatur)
- a₁ i a₂ — współczynniki strat cieplnych pierwszego i drugiego rzędu
- IAM — współczynnik modyfikacji kąta padania (istotny przy nachyleniu dachu poza optimum)
- temperatura stagnacji — określa wymagania dla cieczy solarnej i naczynia przeponowego
Montaż na dachu łupkowym a typ kolektora
Kolektory próżniowe rurowe mają inną geometrię punktów podparcia niż płaskie — ciężar koncentruje się na listwie zbiorczej i kilku punktach rur skrajnych. Wymaga to dostosowania podkonstrukcji i precyzyjniejszego rozmieszczenia uchwytów na krokwiach. Szczegółowy opis procedury montażu znajdziesz w artykule Montaż kolektorów na dachu łupkowym.