Kolektory słoneczne są jednym z najbardziej popularnych urządzeń, z grupy tych, które wykorzystują odnawialne źródła energii. Pomimo, iż rynek jest nasycony tymi urządzeniami, w dalszym ciągu instaluje się ich w naszym kraju dość dużo.

 
Według EurObserv’ER w 2012 roku zainstalowano w Polsce 302 074 m2 kolektorów słonecznych z czego 216 168 m2 to kolektory płaskie, a tylko 85 906 m2 to kolektory próżniowe. W 2013 roku zamontowano ich już o prawie 30 000 m2 mniej.
 
Czy jednak zawsze kupując, lub wybierając kolektory zastanawiamy się nad ich parametrami? Czy mamy taką możliwość? Czy mamy świadomość tego, o czym mówią dane parametry? Często niestety na wszystkie te pytania odpowiedź brzmi: ”nie”. Czy nie powinniśmy mieć świadomości, że to nasza niewiedza jest przyczyną złej pracy instalacji i rozczarowań z nią związanych?
 
Zastanówmy się nad podstawowym parametrem, który dotyczy wszystkich typów urządzeń: sprawności. Jak podajemy sprawność kolektorów słonecznych? Która powinna być dla nas najważniejsza? Czy ta, podana na karcie katalogowej jest wystarczająca do oceny, z jaką sprawnością będzie pracowała nasza instalacja?
 
Zacznijmy od początku.
Na kartach katalogowych kolektorów słonecznych, szukając sprawności natkniemy się na wartość opisaną jako η0sprawność optyczna. Wartości tego parametru na pierwszy rzut oka mogą się okazać zadowalające: 75-80%. Co to jednak jest sprawność optyczna? Sprawność optyczna to maksymalna sprawność, którą mogą osiągnąć kolektory, zakładając tylko straty optyczne będące wynikiem pochłonięcia i odbicia promieniowania słonecznego przez osłonę przezroczystą kolektora, ale w warunkach braku strat ciepła do otoczenia, czyli najprościej mówiąc: w warunkach laboratoryjnych. Zaraz poniżej tej wartości znajdujemy dwa współczynniki: współczynnik liniowych strat ciepła a1 i współczynnik nieliniowych strat ciepła a2 [W/( m²K²)]. Każdy kolektor traci więc do otoczenia pewną ilość ciepła.
 
„Ilość ta zależy od różnicy temperatur ΔT = Tabs-To. Jeżeli założymy, że temperatura powierzchni absorbera wynosi ok. +30oC, przy temperaturze otoczenia ok. +20oC, to straty ciepła kolektora wahają się w granicach 20 W/m2. Czyli z całej powierzchni kolektora płaskiego strata ta wynosi zaledwie 45 W. Podczas słonecznego dnia powierzchnia absorbera nagrzeje się do temperatury np. +80oC, a wówczas straty ciepła mogą przekroczyć 75 W/m2, czyli dla całego kolektora prawie 150 W. To już oznacza znaczny strumień traconej energii cieplnej.” – dodaje Adam Koniszewski, Glen Dimplex.
 
Uwzględniając więc współczynniki strat ciepła i temperatury na których będzie pracował nasz kolektor jesteśmy w stanie obliczyć sprawność naszego kolektora. Umożliwia to poniższy wzór:


η = η0–k1*(Tm-Tu)/EK–k2*(Tm-Tu)2/EK


We wzorze oznaczenie Tm – dotyczy temperatury absorbera, Tu –temperatura otoczenia, a EK – to współczynnik korelacji odbioru promieniowania na każdy m2 kolektora. Wielkość parametru EK zależy od natężenia promieniowania słonecznego oraz od orientacji względem stron świata i kąta nachylenia kolektora. Ze względu na fakt, że wartości współczynników strat ciepła dla kolektorów próżniowych są dużo niższe, niż dla kolektorów płaskich (próżnia jest najlepszym naturalnym izolatorem) różnica pomiędzy wartością η0, a η dla kolektorów próżniowych jest nieznaczna. Różnice dotyczące kolektorów płaskich są większe.

Jak obliczyć średnioroczny współczynnik sprawności instalacji? – Czytaj cały artykuł

 Źródło: GLOBEnergia Plus 7/2015