Solárne kolektory tvoria jadro solárneho tepelného systému. Ako napovedá ich názov, zachytávajú slnečné žiarenie. Potom nasleduje premena na využiteľné teplo, ktoré sa môže použiť na ohrev teplej úžitkovej vody alebo ako záložný zdroj ústredného kúrenia v domácnosti. To vám pomôže ušetriť náklady na energiu a prispieť k zníženiu emisií CO₂ v atmosfére v dôsledku spaľovania fosílnych palív.
Odhliadnuc od niekoľkých špeciálnych technických riešení sa v Nemecku používajú predovšetkým kolektory, ktoré obsahujú cirkulačné teplonosné médium. Toto médium sa spravidla skladá zo zmesi vody a glykolovej nemrznúcej zmesi. Médium je v trubici. V závislosti od spôsobu inštalácie možno rozlišovať medzi trubicovými a plochými kolektormi. Obidva však majú spoločné to, že absorbér premieňa slnečné žiarenie na teplo. Teplonosné médium absorbuje teplo a odvádza ho z kolektora. Tento proces je v každom kolektore rovnaký.
V trubicových kolektoroch je absorbér umiestnený v sklenenej trubici, ktorá je pod vákuovým tlakom (evakuovaná), podobne ako termoska. Vákuum má veľmi dobré tepelnoizolačné vlastnosti a zabezpečuje zníženie tepelných strát. To je obzvlášť výhodné v prípade vysokých teplôt kolektora, inými slovami, konkrétne pri prevádzkových podmienkach, ktoré sú bežné pre solárne záložné zdroje ústredného vykurovania.
Vo všeobecnosti možno trubicové kolektory rozlíšiť podľa ich konštrukcie: v trubicových kolektoroch s priamym prúdením teplonosné médium cirkuluje cez absorpčné trubice, ktoré sú umiestnené vo vnútri trubíc. V systémoch s trubicovými kolektormi teplonosné médium trubicami nepreteká. Namiesto toho sa médium (zvyčajne voda) odparuje v medenej trubici pod absorbérom. Para kondenzuje v príznačne nazvanom kondenzátore na hornom konci trubíc – tu sa energia odovzdáva teplonosnému médiu v kolektore. Výhodou tepelných trubicových kolektorov je spoľahlivá absorpcia tepla.
Viessmann ponúka nasledujúce vákuové trubicové kolektory na princípe tepelných trubíc:
Pri plochých kolektoroch je absorbér zvyčajne chránený pred poveternostnými vplyvmi krytom z oceľového plechu s povrchovou úpravou, hliníka alebo nehrdzavejúcej ocele a predným krytom z nízkoželezného bezpečnostného skla. Antireflexná (AR) vrstva na skle môže ďalej znížiť odrazivosť. Tepelná izolácia krytu kolektora znižuje tepelné straty.
Absorpčné potrubie je uložené v meandri, čo zabezpečuje spoľahlivý priebeh prúdenia cez kolektor. Absorpčná trubica je zváraná aj v ohyboch, čím sa zabezpečuje optimálny prenos tepla až po okraje. Podlahová doska je po celom obvode spojená s rámom kolektora. Tesnenie skla je bezšvové a vyrobené z pružného tesniaceho materiálu odolného voči poveternostným vplyvom a UV žiareniu.
Viessmann ponúka tieto výrobky:
Solárne kolektory možno vďaka ich rozmanitému dizajnu inštalovať takmer v každej koncepcii budovy, v novostavbách aj v projektoch modernizácie, a to buď na budove, alebo v jej blízkosti. Podľa potreby ich možno inštalovať na šikmé strechy, ploché strechy a steny, ako aj voľne stojace na zemi. Vo všetkých prípadoch kolektor a montáž tvoria jeden statický celok. Viessmann ponúka v rámci svojho štandardného sortimentu plne zaťažené systémy pre všetky bežné typy striech a vhodné pre všetky kolektory - čo zaručuje zvýšenú spoľahlivosť a pokoj vo fáze plánovania a inštalácie.
Množstvo energie, ktoré je k dispozícii na výrobu tepla, je najväčšie, keď žiarenie dopadá na povrch kolektora pod pravým uhlom. V našej zemepisnej šírke sa to nedá dosiahnuť pri vodorovnom povrchu. Povrch kolektora však môže byť primerane naklonený. Okrem toho orientácia určuje aj správne využitie slnečnej energie. Na severnej pologuli je ideálna orientácia na juh.
Kľúčovou hodnotou, ktorú musíte zvážiť pred kúpou solárneho termického systému, je účinnosť kolektorov. Táto hodnota predstavuje podiel slnečného žiarenia, ktorý sa premení na využiteľnú tepelnú energiu. Táto hodnota sa určuje podľa európskej normy EN 12975 a nájdete ju v technických listoch zariadení.
Pri výpočte účinnosti solárnych kolektorov sa zohľadňujú aj energetické toky a tepelné straty. To znamená, že nie všetko svetlo dopadajúce na povrchy sa môže využiť na výrobu tepla (optické straty). Okrem toho sa malá časť tepla vyrobeného kolektormi aj stráca (tepelné straty).
Toky energie v kolektore: A Ožarovanie kolektora E Absorbér ohrievaný žiarením
Optické straty: B Odrazy na sklenenej tabuli C Absorpcia na sklenenej tabuli D Odraz na absorbéri
Tepelné straty: F tepelná vodivosť materiálu kolektora G tepelné vyžarovanie absorbéra H konvekcia
Ak sa z kolektora neodoberá žiadne teplo (pretože čerpadlo stojí a teplonosné médium necirkuluje), kolektor sa zohreje na tzv. stagnačnú teplotu. Riziko prehriatia sa zvyšuje so zvyšujúcim sa teplotným rozdielom voči okoliu. Stagnačné teploty 200 °C a viac vedú k nežiaducim účinkom. V takom prípade sa solárne médium v solárnom okruhu rýchlo a doširoka vyparí a rozšíri. Výsledné vysoké tepelné zaťaženie komponentov a samotného teplonosného média potom spôsobí poškodenie.
Viessmann tomuto javu čelí špeciálnou absorpčnou vrstvou – ThermProtect. V rámci tohto procesu absorbér pri zahrievaní vyžaruje čoraz viac tepla. Tým sa zvyšujú tepelné straty kolektora, pričom zároveň teplota kolektora stúpa len mierne a stagnačná teplota zostáva výrazne pod obvyklými hodnotami. Ako to presne funguje?
ThermProtect mení kryštálovú štruktúru plochých kolektorov. Pri teplote 75 stupňov Celzia sa menia aj optické vlastnosti. To znamená, že vnútorné teploty kolektorov nemôžu stúpnuť nad 145 stupňov Celzia. Keď teploty opäť klesnú, kryštálová štruktúra sa vráti do pôvodného stavu.
Naopak, pri vákuových trubicových kolektoroch sa na ochranu systému pred prehriatím využíva princíp tepelnej trubice. Ak je slnečné žiarenie príliš vysoké a prenos tepla začne klesať, spustí sa postupné vypínanie v závislosti od teploty. Tým sa zablokuje kondenzácia na výmenníku tepla. Teplonosné médium sa už nemôže skvapalňovať a teplo sa ďalej neprenáša. Prenos tepla sa obnoví, až keď teplota v solárnom okruhu klesne.