Saulės kolektorius - žinomiausias įrenginys, naudojantis tiesioginę saulės energiją, sugalvotas maždaug prieš 200 metų. Jis saulės energiją paverčia šilumos energija.

Vakuuminis tiesioginio srauto vamzdinis kolektorius

Kiekviename vakuumo vamzdelyje sumontuotas varinis kaupiklis su helio ir titano danga. Jis sugeria labai daug saulės energijos, tačiau išspinduliuoja nedaug šilumos. Vakuumas leidžia beveik visiškai panaikinti šilumos nuostolius. Koaksialinis vamzdinis tiesiaeigis šilumokaitis išeina į kolektorių. Per jį tekantis šilumos nešiklis paima šilumą iš kaupiklio. Vienas iš sistemos privalumų - šiluma tiesiogiai perduodama vandeniui. Šilumos nuostolių koeficientas vakuume labai mažas, todėl šilumos nešiklį galimą pašildyti iki 120-160°С.

Vakuuminis vamzdinis kolektorius su šilumos vamzdeliu

Tai sudėtingesnis ir brangesnis kolektorių tipas. Jų konstrukcija panaši į termoso: vienas stiklinis ar metalinis vamzdelis įstatytas į kitą, esantį didesnio skersmens. Tarp jų - vakuumas. Tai puiki šilumos izoliacinė medžiaga, taigi, šilumos nuostoliai minimalūs. Kiekviename vakuumu apsuptame vamzdelyje įmontuota kaupiklio plokštė su helio ir titano danga. Ji sugeria labai daug saulės energijos, tačiau išspinduliuoja nedaug šilumos. Po kaupikliu eina šiluminis vamzdis, pilnas garuojančio skysčio. Lanksčia jungtimi šiluminis vamzdis sujungiamas su kondensatoriumi. Pastarasis yra šilumokaityje (lyg vamzdis vamzdyje). Tai vadinamoji sausoji jungtis, todėl galima keisti vamzdelius net tuomet, kai įrenginys pilnas. Svarbiausias sistemos privalumas - galima dirbti net kai temperatūra - 30°С (kolektoriai su stikliniais šiluminiais vamzdeliais) ar - 45°С (kolektoriai su metaliniais šiluminiais vamzdeliais).

Vakuuminis tiesioginio srauto vamzdinio kolektoriaus veikimo principas

Saulės radiacija pereina visą vakuumu apsuptą stiklinį vamzdelį, patenka į kaupiklį ir virsta šilumos energija. Šiluma perduodama skysčiui, tekančiam koaksialiniu vamzdiniu tiesiaeigiu šilumokaičiu. Kiekvienas vamzdelis sujungtas su kaupiamuoju baku. Tai iš dviejų varinių vamzdelių sudaryta sistema. Vienu jų pašildytas vanduo teka į kaupiamąjį baką, kitu atšalęs vanduo iš bako teka šildytis į vakuumu apsuptus vamzdelius.

Vakuuminio vamzdinio kolektorius su šilumos vamzdeliu veikimo principas

Šiluminis vamzdelis - uždaras varinis ar stiklinis vamzdelis. Jame yra nedaug lengvai užverdančio skysčio. Veikiamas šilumos, skystis garuoja ir pasiima vakuuminio vamzdelio šilumą. Garai kyla į viršų, kur kondensuojasi ir perduoda šilumą pagrindinio vandens naudojimo kontūro šilumos nešikliui ar neužšąlančiam šildymo kontūro skysčiui. Kondensatas suteka žemyn, ciklas kartojasi. Saulės kolektoriaus kaupiklis - varinis su šilumos izoliacija. Šiluma perduodama varine gilze, todėl šildymo kontūras yra atskirtas nuo vamzdelių. Pažeidus vieną vamzdelį, kolektorius dirba toliau. Prireikus vieną vamzdelį nesunkiai galima pakeisti, nes iš šilumokaičio nereikia išleisti skysčio.

Kur įrengri saulės kolektorių

Saulės kolektoriai gali būti įrengiami ant pastato stogo ar kitoje vietoje. Svarbi yra jų orientacija pasaulio šalių atžvilgiu (geriausia - pietūs), kolektoriaus plokštumos pasvirimo kampas (apytiksliai lygus platumai - pvz., 54º Vilniuje, jei naudojama ištisus metus) ir kolektoriaus plotas (priklauso nuo gyventojų skaičiaus). Lietuvos klimato sąlygomis, vanduo kolektoriuose vasarą sušyla iki 70-100ºC, žiemą iki 30-50ºC. Nepaisant to, kad žiemą reikia vandenį papildomai šildyti, sutaupoma nemažai išteklių, nes pakelti vandens temperatūrą nuo +5ºC (temperatūra vandentiekyje) iki +30ºC irgi reikalinga energija bei lėšos.

Straipsnyje panaudota Atsinaujinančios energijos informacijos konsultacinio centro inf.