Energia słoneczna — kolektory słoneczne, zbiornik ciepłej wody i ochrona przed zamarzaniem

System solarny zamienia promieniowanie słoneczne na ciepło w płynie i używa go do ciepłej wody użytkowej i ewentualnie trochę ogrzewania pomieszczeń. W przeciwieństwie do paneli słonecznych, które wytwarzają prąd, kolektor słoneczny produkuje ciepło bezpośrednio — i to ciepło musi być transportowane, magazynowane i chronione przed zamarzaniem. Jest to zatem system hydrauliczny i wchodzi jako temat energii odnawialnej w zawodzie.

Dwa główne typy dominują, a wybór jest kompromisem między ceną a wydajnością przy niskich temperaturach zewnętrznych:

• 01Płaski kolektor słoneczny (kolektor płaski): izolowana obudowa z ciemną płytą absorbującą za hartowanym pokryciem szklnym. Solidny i najtańszy za m²; najczęstszy typ do ciepłej wody w domach jednorodzinnych.
• 02Kolektor słoneczny z rurami próżniowymi: absorber siedzi w próżniowych szklanych rurach, które prawie eliminują straty ciepła do otoczenia. Sprawdza się relatywnie lepiej przy niskiej temperaturze zewnętrznej i dużej różnicy temperatur (np. zimą lub do wysokich przysiów), ale jest droższy i bardziej delikatny przy śniegu.

Wydajność kolektora słonecznego jest mierzona w znormalizowany sposób zgodnie z DS/EN ISO 9806, a produkty certyfikowane Solar Keymark posiadają udokumentowane krzywe wydajności, na których można polegać. Używaj certyfikowanych danych — nie luźnych twierdzeń — gdy instalacja ma być wymiarowana.

Kolektor słoneczny jest częścią zamkniętego obwodu z własnym płynem (płynem słonecznym), który nigdy nie jest mieszany z wodą użytkową. Obwód zwykle składa się z:

• 01Kolektor słoneczny na dachu/fasadzie, podłączony do izolowanych przewodów zasilających i powrotnych.
• 02Instalacja słoneczna z pompa obiegową, zaworem bezpieczeństwa, manometrem, oddzielaczem powietrza i zbiornikiem ekspansyjnym.
• 03Termostat różnicowy/sterowanie, który uruchamia pompę, gdy kolektor słoneczny jest kilka stopni cieplejszy niż dno zbiornika, i zatrzymuje go, gdy słońce nie może już wnosić wkładu.
• 04Wymiennik ciepła (zwykle spirala w dnie zbiornika słonecznego), który przenosi ciepło do wody użytkowej.

Latem zbiornik słonecznego ogrzewania może być całkowicie podgrzany, gdy słońce świeci. Wtedy sterownik zatrzymuje pompę, ale kolektor słoneczny kontynuuje zbieranie promieniowania — a temperatura w nim może gwałtownie wzrosnąć, aż do wyparowania płynu. Nazywa się to stagnacja, a system solarny musi być zbudowany aby ją wytrzymać: komponenty i płyn słoneczny muszą wytrzymać temperaturę stagnacji, a zbiornik ekspansji jest wymiarowany tak, aby mógł wchłonąć tworzenie się pary bez powiania płynu zaworem bezpieczeństwa. Powtarzające się stagnacje z czasem rozkładają glikol, więc płyn słoneczny powinien być sprawdzony (pH/odporność na mróz) i wymieniony zgodnie z instrukcją producenta.