Účinnosť solárnych kolektorov v zime a v lete
Účinnosť solárnych kolektorov je najdôležitejší parameter, ktorý by ste si pri ich výbere mali všímať, či už budú slúžiť na podporu vykurovania, alebo na ohrev vody. Vysvetlíme vám, čo vlastne pojem účinnosť znamená, čo ju ovplyvňuje a ako sa líši pri jednotlivých typoch solárnych kolektorov.
Čo je účinnosť a čo ju ovplyvňuje
Účinnosť solárneho kolektora vyjadruje, do akej miery dokáže kolektor využiť slnečnú energiu a premeniť ju na teplo. Ide teda o pomer získanej tepelnej energie k energii slnečného žiarenia dopadajúceho na kolektor.
Účinnosť solárnych kolektorov závisí od:
- aktuálnych klimatických podmienok (vonkajšia teplota a intenzita slnečného žiarenia),
- umiestnenia (orientácia na svetové strany, sklon, zatienenie stromami, budovami a pod.),
- optických strát na solárnom kolektore,
- tepelných strát na solárnom kolektore.
Kľúčovým faktorom, ktorý ovplyvňuje tepelný zisk solárneho kolektora, je jeho konštrukcia.
Z hľadiska konštrukcie existujú tri základné typy solárnych kolektorov na vykurovanie a ohrev vody:
- plastové solárne kolektory (hovorí sa im aj bazénové kolektory),
- ploché solárne kolektory,
- vákuové trubicové solárne kolektory.
Účinnosť plastových solárnych kolektorov
Plastové kolektory sú najjednoduchšie a zároveň najlacnejšie solárne kolektory. S výnimkou leta však majú veľmi nízku účinnosť.Používajú sa preto na nenáročný sezónny ohrev vody v bazénoch, chatách a záhradách. Ich základom je plastový absorbér, ktorý pohlcuje energiu zo slnečného žiarenia. Energia ohrieva priamo vodu (napríklad bazénovú), ktorá preteká absorbérom.
V lete fungujú plastové solárne kolektory dobre, pretože teplota bazénovej vody je nízka. Navyše zdrojom tepla pre vodu je aj okolitý vzduch, ktorý takisto pomáha ohrievať vodu v absorbéri. Naopak, v zime teplo z nich rýchlo uniká do okolia, keďže sú slabo zaizolované. Používajú sa preto iba v letnom období a na zimu sa vypúšťajú.
Účinnosť plochých solárnych kolektorov
Ploché solárne kolektory sú najčastejšie používané solárne kolektory na ohrev vody a vykurovanie. Je to vzhľadom na dobrý pomer ceny a účinnosti.
Plochý solárny kolektor sa skladá z:
- plášťa (najčastejšie v podobe hliníkovej vane),
- absorbéra,
- tepelnej izolácie s hrúbkou 40 – 70 mm (na zadnej i bočných stenách vane),
- transparentného krytu.
Slnečné žiarenie prechádza transparentným krytom a dopadá na absorbér. Ten sa zohrieva a tak premieňa toto žiarenie na teplo. Absorbér teplo odovzdáva teplonosnému médiu prechádzajúcemu cez rúrky absorbéra (médiom je nemrznúca kvapalina). Médium obieha v uzavretom okruhu a odovzdáva teplo na vykurovanie alebo ohrev vody do akumulačnej nádrže cez výmenník.
Účinnosť plochých solárnych kolektorov najviac znižujú tepelné straty do okolia. Vzduch sa v kolektore ohrieva od teplejšieho absorbéra a prenáša časť tepla von cez transparentný kryt. Výrobcovia však dokážu výrazne zvýšiť pohlcovanie tepla a znížiť jeho vyžarovanie do okolia.Používajú na to špeciálne zloženie hornej vrstvy absorbéra a štruktúru jeho povrchu.
Pomáha aj zloženie transparentného krytu. Tvrdené sklo odolné voči krupobitiu má veľmi nízky obsah železa a malú priepustnosť tepelného žiarenia z kolektora smerom von. Prepustí však veľké množstvo slnečného žiarenia dnu – niektoré kolektory dosahujú až 95 % priepustnosť.
V priemere sa účinnosť plochých solárnych kolektorov pohybuje okolo 50 %. Záleží však aj na aktuálnom rozdiele medzi požadovanou teplotou vody a teplotou v exteriéri (v zime sú straty do okolia vyššie).
Účinnosť vákuových trubicových solárnych kolektorov
Vákuové trubicové kolektory rozlíšite od plochých na prvý pohľad. Na rozdiel od nich sa totiž skladajú zo samostatných sklenených trubíc, pričom v každej sa nachádza samostatný absorbér. Medzi absorbérom a trubicou nie je vzduch, ale vákuum. A vákuum má omnoho lepšie tepelnoizolačné vlastnosti.
Ich ďalšou výhodou je parabolický povrch absorbérov, ktorý zachytáva aj slnečné žiarenie s veľmi malou intenzitou, t. j. keď je zamračené. Vákuové trubicové kolektory majú teda vyššiu účinnosť než ploché kolektory a aj vyššie tepelné zisky v chladnejších mesiacoch.
Na druhej strane, keď porovnáme rovnako veľký plochý a vákuový trubicový slnečný kolektor, ten plochý získa zo slnka viac tepla. Dôvodom je rozdielna plocha. Kým ploché kolektory využívajú na zachytenie slnečného žiarenia až 90 % svojho hrubého povrchu, pri trubicových je to iba 50 %.
Účinnosť solárnych kolektorov v zime
Pri výbere slnečného kolektora nezabudnite zohľadniť, akú účinnosť bude mať pri nižších vonkajších teplotách a pri zníženej intenzite slnečného žiarenia, ktorá príde s každou zimou:
- Ploché kolektory strednej triedy (s kvalitným sklom) dokážu účinne pracovať aj pri rozdiele teplôt 50 °C medzi médiom a vonkajším priestorom. Ich účinnosť však v zimnom období výrazne klesá.
- Vo vákuových trubicových kolektoroch sa účinnosť mení s rastúcim rozdielom teplôt len minimálne. Pracujú teda podobne dobre v letných aj zimných mesiacoch.
Vo väčšine prípadov však rozhoduje aj tak cena. Tá je pri plochých kolektoroch nižšia ako pri vákuových, ak počítame ohrev rovnakého objemu vody. Aj preto majitelia domov častejšie siahajú po plochých kolektoroch.
Zhrnutie
Či už sa rozhodnete pre plochý, alebo vákuový trubicový solárny kolektor, s oboma typmi vám slnko zadarmo ohreje vodu a pomôže vykurovať domácnosť. Nepozerajte však iba na účinnosť, ale aj na kvalitu vyhotovenia a životnosť. Najlepšou voľbou sú preto solárne kolektory osvedčených značiek. Najviac vám pomôže s výberom aj návrhom celého vykurovacieho systému skúsený projektant alebo inštalatér.