Kolektor słoneczny jest urządzeniem, które pozwala na wykorzystanie ciepła słonecznego w gospodarstwie domowym, np. do podgrzewania wody użytkowej.
Najczęściej jest to zwrócona w stronę Słońca przezroczysta płyta. Pod nią umieszczone są przewody wykonane z materiału dobrze przewodzącego ciepło. Dla zwiększenia efektu, od góry do rurek przymocowano miedzianą lub aluminiową płytę (absorber), pokrytą czarną powłoką, aby lepiej pochłaniała ciepło. W przewodach płynie niezamarzająca ciecz (zwykle wodny roztwór glikolu), która po nagrzaniu się trafia do rurki zbiorczej, a ta prowadzi ciepły płyn do instalacji domowej, gdzie w wymienniku ciepła nagrzewa wodę w obiegu. Absorber i rurki kolektora izolowane są od spodu, żeby zminimalizować ucieczkę ciepła. Całość chroniona jest szklaną płytą i obudową w formie ramy.
Inaczej zbudowane są kolektory próżniowo-rurowe. Powierzchnie absorbujące ciepło i umocowane pod nimi rurki z płynem przewodzącym są zamknięte w oddzielnych szklanych rurach, które zestawione w szereg tworzą panel. Rurki zewnętrzne są dwuścienne (rurka w rurce), a między ich ścianami panuje próżnia, pełniąca rolę izolacji. Ogrzany przez Słońce płyn wpływa do rury zbiorczej kolektora i stamtąd trafia do instalacji. W większości tego typu kolektorów istnieje możliwość obracania rur próżniowych w celu optymalnego ustawienia absorbera w stosunku do kierunku padania promieni słonecznych.
Różna budowa tych dwóch najpopularniejszych typów kolektorów słonecznych sprawia, że mają one różne cechy. Kolektor płaski jako prostszy w budowie jest bardziej niezawodny i zdecydowanie tańszy. Osiąga wyższe sprawności w lecie, kiedy różnica temperatur pomiędzy otoczeniem a samym kolektorem jest mniejsza. Inaczej jest w przypadku kolektora próżniowo-rurowego. Z uwagi na zastosowanie próżni, która jest doskonałym izolatorem, osiąga on wyższe sprawności w okresie jesienno-zimowym, kiedy straty energii odgrywają większą rolę. Kolektor próżniowo-rurowy ze względu na bardziej skomplikowaną budowę jest droższy od płaskiego, co prowadzi do wielu nieporozumień dotyczących kosztów. W domowych instalacjach kolektory słoneczne są wykorzystywane najczęściej do podgrzewania wody użytkowej. Znacznie rzadziej służą do wspomagania zasilania centralnego ogrzewania. Przyjmuje się, że dla pokrycia potrzeb związanych z podgrzewaniem wody użytkowej wystarczy 1,5 m² powierzchni kolektora na jedną osobę.
Kolektory słoneczne montowane są głównie na dachach domów, choć można je też instalować na ścianach i konstrukcjach wolnostojących.
Dla optymalnego wykorzystania promieniowania słonecznego w warunkach polskich nachylenie kolektora pracującego przez cały rok powinno wynosić ok. 35°. Ponadto kolektor powinien być skierowany powierzchnią absorbera w stronę południową lub południowo-zachodnią.
Cena kolektorów słonecznych zależy od typu kolektora, rodzaju materiału, z którego wykonano absorber, rurki przewodzące i obudowę, od zastosowanej szyby (np. szyba antyrefleksyjna, która zwiększa przepuszczalność promieniowania słonecznego). W konsekwencji składa się to na osiąganą wydajność.
Przeciętne ceny dostępnych kolektorów słonecznych płaskich zawierają się pomiędzy 900 zł/m² a 1200 zł/m² powierzchni czynnej (apertury). Przy własnym wykonawstwie, które jest zadaniem równie złożonym jak oprawienie obrazka, koszty można obniżyć do paruset zł/m². Dla kolektorów próżniowo-rurowych jest to 1400 zł/m² do nawet 3500 zł/m².
Dr Witold Lenatr, mgrka inżka Grażyna Kasprzak
