Konštrukcia slnečného kolektora

V našich klimatických podmienkach sa najčastejšie používajú ploché slnečné kolektory. Opomenieme preto pre potreby tohto príspevku iné typy. Základom každého termického slnečného kolektora je absorbér. Ten zachytáva krátkovlnné slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo. Materiálom je najčastejšie kov (hliník, meď, oceľ). Povrch absorbéra je upravený tak, aby bol jeho výkon čo najvyšší. V jednoduchších a lacnejších kolektoroch sa používajú rôzne nátery. Sú to v podstate matné farby, ktoré úspešne pracujú v letnom období, ale v zimných mesiacoch je ich strata sálaním príliš vysoká na to, aby dosiahli prijateľnú teplotu.

Podstatne vyššiu kvalitatívnu úroveň predstavujú selektívne konverzné vrstvy. Ich podstata tkvie v tom, že majú nielen vysoký koeficient absorbcie α = 0,94 ÷ 0,96, ale zároveň potlačenú emisivitu. Tá predstavuje u galvanicky nanášaných vrstiev (čierny chróm, čierny nikel) ε = 12 ÷ 15 % a v prípade vákuovo naparovaných 4 ÷ 6 %.

Získanú tepelnú energiu odoberá absorbéru teplonosné médium prúdiace vo vhodných kanáloch. Tie môžu byť tvorené lýrovitou sústavou rúrok, meandrom, rôznymi bunečnými štruktúrami. Ako teplonosné médium sa najčastejšie používajú nemrznúce kvapaliny, voda alebo vzduch.

Absorbčná platňa spolu so sústavou kanálov sa umiestňuje do vhodnej skrine. Tá môže byť kovová, plastová alebo drevená. Skriňa umožňuje fixovanie absorbéra a jeho ochranu pred poveternostnými vplyvmi. Zároveň je v nej umiestnená tepelná izolácia, ktorá znižuje straty tepla dozadu a do bokov. Ako tepelné izolácie sa používajú predovšetkým rohože na báze minerálnych vlákien. Tepelná izolácia musí spoľahlivo odolávať teplotám do 200 °C, nesmie pri zahriatí uvoľňovať plyny a prijímať vlhkosť. K týmto technickým požiadavkám sa ešte pridružuje zdravotné hľadisko a možnosť recyklácie alebo ekologicky nezávadnej likvidácie po ukončení životnosti kolektorov.

Pre zníženie strát tepla z absorbéra dopredu sa používajú transparentné kryty. Prevláda solárne bezpečnostné sklo. Snahy používať rôzne plasty sa neosvedčili, pretože ich životnosť je veľmi krátka. Aké základné vlastnosti má solárne bezpečnostné sklo? Má maximálne možnú priepustnosť v oblasti viditeľného a blízkeho infračerveného spektra, ale neprepúšťa dlhovlnné tepelné lúče. Vytvára tak skleníkový efekt. Keďže musí po niekoľko desaťročí odolávať rôznym klimatickým vplyvom, úderom a inému mechanickému namáhaniu, kalí sa a podrobuje sa náročným mechanickým skúškam.

Slnečný kolektor musí byť spoľahlivo upevnený. Dôležitou požiadavkou na nosnú konštrukciu je odolnosť proti záťaži vetrom a snehom. Nemenej významná je jej životnosť, pretože väčšina štandardných slnečných kolektorov je rátaná na exploatáciu dlhšiu ako 20 rokov, niektoré aj podstatne viac.