Rodzaje kolektorów. Trzy strony próżni

Na naszym rynku dostępne są trzy główne typy kolektorów próżniowych:
* kolektory próżniowe typu Heat-Pipe,
* kolektory próżniowe przepływowe typu U-type CPC (U-rurka),
* kolektory próżniowe typu Direct Flow.

Heat-Pipe Zwane są potocznie „gorącą rurką”. To aktualnie najbardziej dostępny na naszym rynku rodzaj kolektora próżniowego. Słusznie kojarzony z „chińskim produktem”. Wielu producentów tego typu kolektorów pochodzi bowiem z Chin. Głównie z powodu niskiej ceny kolektory typu Heat-Pipe wręcz zalewają nasz rynek oraz całą Europę. Niestety, często za niską ceną kryje się też niska jakość. Jak to działa? Podstawą kolektora próżniowego Heat-Pipe jest rurka miedziana, w której znajduje się gaz lub płyn niezamarzający (do niedawna freon). Promienie słoneczne nagrzewają absorber nałożony na wewnętrzną rurę. Ciepło przenika do środka i ogrzewa gaz lub płyn. Gorąca para przemieszcza się w górę w kierunku kondensatora, gdzie następuje odbiór ciepła do głównej rury zbiorczej umieszczonej w górnej pokrywie kolektora. Para skrapla się i cykl się powtarza.
Heat-Pipe jest rozwiązaniem tańszym niż inne kolektory próżniowe, ale, niestety, mniej efektywnym. W każdej rurze próżniowej znajduje się o 50% mniej materiału (miedzi) niż w kolektorach CPC. Niższa efektywność wynika z braku bezpośredniego kontaktu płynu solarnego krążącego w instalacji z absorberem kumulującym najwięcej energii cieplnej oraz wielokrotnych strat ciepła na kolejnych przekaźnikach (wymiennikach). Producenci nadrabiają ten fakt większą ilością rur, czyli większą powierzchnią kolektora. Dlatego właśnie kolektory próżniowe Heat Pipe standardowo występują w wielkościach od 25 rur i więcej.

U-type CPC Zwane są potocznie w Polsce U-rurkami. To technologia wymyślona w Belgii oraz rozpowszechniona przez jednego z największych producentów kolektorów w Europie. Podstawową różnicą jest wykorzystanie miedzianej harfy, składającej się z odcinków w kształcie litery U, mieszczących się w każdej z rur próżniowych. Płyn solarny, czyli czynnik krążący w systemie solarnym, przepływa bezpośrednio przez każdą U-rurkę w szklanej rurze. Płyn przekazuje energię odbieraną z promieni słonecznych przez absorber ﷓ napylony na wewnętrzną powierzchnie rury próżniowej. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie ma praktycznie żadnych strat spowodowanych występowaniem pośrednich wymienników cieplnych. Specjalna blaszka absorpcyjna, przylegająca od wewnątrz do absorbera oraz otaczająca rurki miedziane, przez które płynie płyn solarny, jeszcze bardziej pomaga odebrać i przekazać ciepło do płynu w U-rurkach. Dodatkowo w kolektorach przepływowych U-type CPC zastosowano wysokorefleksyjne paraboliczne lustro CPC. Jego zadaniem jest odbijanie promieni słońca, które w ciągu dnia przemieszcza się od wschodu do zachodu. Promienie padają na rury (absorber) pod różnym kątem. Zastosowanie lustra zwiększa efektywność kolektora przy niższym nasłonecznieniu (lekko pochmurny dzień) oraz podczas godzin porannych i popołudniowych.

Direct-Flow Kolektory próżniowe przepływowe Direct-Flow to rozwinięcie myśli technicznej kolektorów przepływowegych U-type. To najnowsza technologia, jeszcze zbyt nierozpropagowana w naszym kraju. Rozwiązanie to nazywane jest często rurką w rurce. Zimny płyn solarny wpływa rurką centralną (na schemacie 1 ﷓ kolor niebieski). Ogrzewając się poprzez kontakt z absorberem, płyn przemieszcza się do góry rurki (na schemacie 2 – kolor czerwony). Cały proces odizolowany jest od temperatury otoczenia rurą próżniową 6. Absorber przymocowany jest do rurki zewnętrznej, co pozwala na przekazanie ciepła do czynnika grzewczego (płynu solarnego). Ten transportowany jest dalej poprzez głowicę kolektora oraz system rur do wymiennika ciepła (najczęściej jest to wężownica w zasobniku). Jest to coś w rodzaju modyfikacji kolektora U-type, przy czym każdą rurę można montować niezależnie, co może ułatwić montaż na dachu. Poza tym taka konstrukcja powoduje, że nie ma ograniczeń co do montażu. Mają one ponadto nieco wyższą sprawność niż kolektory z lustrem CPC. Rury Direct-Flow można montować zarówno na dachu skośnym, jak i płaskim, a nawet na fasadach budynków. Nie ma też znaczenia, czy rura będzie ustawiona pionowo, poziomo czy płasko oraz nie musi być zwrócona bezpośrednio na południe. Nawet rury Direct-Flow nie są pozbawione istotnych wad. Przede wszystkim starzeją się i nie wiadomo do końca, co się z nimi dzieje podczas stagnacji. Wymagają uszczelnienia połączeń rur próżniowych z rurą zbiorczą. Materiały na uszczelnienia wytrzymują do około 280°C, a stagnacja w takim kolektorze to nawet 320°C! Kłopotliwe okazuje się odpowietrzanie instalacji: trudno połączyć np. pięć kolektorów w jednej linii, co może mieć znaczenie przy dużych inwestycjach. I wreszcie, przy wymianie rury próżniowej istnieje konieczność spuszczenia glikolu z instalacji.
Podsumowując, nie ma jednego idealnego rozwiązania. Każdy z prezentowanych kolektorów ma swoje mocne i słabe strony. Warto dopasować rodzaj kolektora do potrzeb instalacji i możliwości finansowych użytkownika. Przestrzegam jednak przed szukaniem oszczędności kosztem jakości produktu. Należy pamiętać, że to jest inwestycja długoterminowa i wszystkie urządzenia, wchodzące w skład takiej instalacji, powinny mieć odpowiednią żywotność. To można tylko uzyskać, stosując elementy o wysokiej jakości.

Radosław Chałubiński                                                             Fot. z archiwum firm: WATT oraz Thermomax.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij