W kraju królują kolektory standardowe, ale na świecie możemy spotkać też inne konstrukcje. Poniżej omówię wybrane z nich.
Kolektory z ograniczoną konwekcją
Rys. Kolektor z podwójnym przeszkleniem.
W zwykłym standardowym kolektorze mamy przeszklenie wykonane z pojedynczej szyby. Jest ona antyrefleksyjna, aby maksymalnie skupić światło padające pod różnymi katami. Przy silnym nasłonecznieniu i mocno nagrzanym absorberze, pojedyncza tafla szklana bardzo łatwo sama oddaje ciepło, stając się źródłem promieniowania i ograniczając w ten sposób sprawność kolektora. Zastosowanie podwójnej szyby znacznie ogranicza konwekcję, ciepło odbite od absorbera nie może pokonać dwóch tafli szkła, dzięki czemu zostaje zatrzymane wewnątrz kolektora. Wadą rozwiązania jest dużo większa masa i koszt takich kolektorów.
Kolektor płaski próżniowy
Rys. Kolektor płaski próżniowy (rys. RES-Institute)
W kolektorach płaskich próżniowych wykorzystuje się izolacyjność próżni do zabezpieczenia kolektora przed ucieczką ciepła. W tym rozwiązaniu kolektor nie ma klasycznej izolacji. Wężownica wymiennika ciepła umieszczona jest w sposób zaweszony w przestrzeni (próżni, rys. poniżej).
Rys. Budowa kolektora płaskiego próżniowego.
Kolektor opatentowany przez firmę RES, ma wymiary 0,5×0,5m. Pokrycie stanowi szyba o grubości 4-6mm. Pod nią w odległości kilkudziesięciu mm znajduje się absorber z wężownicą wymiennika ciepła. Absorber oparty jest na metalowych filarach o średnicy 6-7mm i wysokości do 20mm rozmieszczonych symetrycznie co 50-60mm na całej powierzchni kolektora. W spodniej części znajduje się port do podłączenia pompy próżniowej. Próżnia jest najlepszym w przyrodzie izolatorem, dlatego straty ciepło w tego typu kolektorach są minimalne.
Kolektory powietrzne
Są na razie rzadkością na rynku, ale powoli zyskują na znaczeniu. W odróżnieniu do kolektorów cieczowych, nie wymagają pompy obiegowej, nie ma też niebezpieczeństwa stagnacji temperaturowej płynu solarnego, potrzeby jego okresowej wymiany, czy możliwości zamarznięcia przy niekorzystnej pogodzie. To znacząco obniża koszty ich eksploatacji. Nie nadają się jednak do podgrzewania wody, są to konstrukcje przeznaczone do wentylacji pomieszczeń i wspomagania ogrzewania powietrznego.
Rys. Budowa kolektora powietrznego TwinSolar firmy Grammer Solar (rys. Galileaenergy)
Powyżej przykład kolektora powietrznego firmy Grammar Solar. Firma oferuje co najmniej trzy modele kolektorów powietrznych o nazwach rynkowych Topsolar (bez wentylatora), Twinsolar z wentylatorem i ogniwem PV oraz Jumbosolar dla dużych obiektów. Wszystkie wyposażone są standardowo w filtr powietrza, jedyny element podlegający corocznej wymianie i podwyższający koszty eksploatacji. Kolektory zbudowane są z ramy przykrytej hartowanym szkłem. Poniżej znajduje się aluminiowy absorber wykonany w postaci podłużnych kanałów. Pod absorberem zainstalowano izolację z włókna szklanego o grubości 60mm. W tabeli podaję parametry dwóch popularnych kolektorów.
Moc kolektorów sięga nominalnie 700W/m2 powierzchni. W ich doborze mogą pomóc poniższe wykresy
Kolektor Solar Venti, to z kolei propozycja Duńskiej firmy o tej samej nazwie. Przeznaczony jest przede wszystkim do montażu pionowego, np. na ścianie budynku (fot. poniżej), ale może być też mocowany na dachu lub jako wolnostojący na ziemi.
Fot. Kolektor Solar Venti.
Fot. Kolektor Solar venti zainstalowany na dachu.
Tabela. Parametry pracy kolektorów Solar Venti.
Kolektory Solar Venti posiadają w tylnej części perforowaną ściankę, przez którą zasysane jest świeże powietrze. Powietrze przepływa następnie przez czarny filc który pełni dwie funkcje: absorbera pochłaniającego i oddającego energię i filtra powietrza. dalej za pomocą wentylatora wtłaczane są do instalacji wentylacyjnej budynku. Każdy kolektor wyposażony jest standardowo w ogniowo PV, co daje niezależność prądową. Ogniowo jest chronione przed zanieczyszczeniem i dodatkowo chłodzone przepływającym powietrzem w czasie pracy.
Kolektory występują w kilku wielkościach od SV2-SV30. Wersje od SV3 posiadają regulator przepływu powietrza.
Filmy z montażu kolektora można obejrzeć pod adresem https://www.solarventi.dk/hvordan-solfangeren-fungerer/billeder-af-installationer/
Kolektory bezszybowe (unglazed solar collector)
Są konstrukcjami stosowanymi zwykle do ogrzewania wody basenowej. Na rynku można znaleźć konstrukcje wykonane z tworzyw sztucznych (polipropylen) lub z miedzi i aluminium. W obu przypadkach podstawowym kolorem jest kolor czarny. Kolektory polipropylenowe mają postać registrów (fot.) łączonych szeregowo w baterie, przez które przepływa woda basenowa.
Fot. Kolektor z polipropylenu (Autumn Solar)
Na zdjęciu powyżej przykład kolektora bezszybowego wykonanego w postaci 72 rur z kopolimeru polipropylenowego, odpornego na promieniowanie UV, łączonych obustronnie kolektorami zbiorczymi. Kolektor produkowany jest w trzech wymiarach 1×1, 2×1 lub 3x1m. Pojedyncze moduły łączy się w baterie w prosty sposób, przez połączenia skręcane.
Dobór przeprowadza się na podstawie powierzchni basenu. Przyjmuje się, że powierzchnia tego typu kolektorów powinna stanowić 70% powierzchni lustra wody w basenie. Kolektory mogą być zamocowane na dachu, na ścianie budynku, jak i na konstrukcjach wolnostoją
cych obok basenu.
Kolektory bezszybowe metalowe
Wykonane są blachy aluminiowej pokrytej czarnym lakierem, wewnątrz której zamknięte są w wąskich przestrzeniach rurki miedziane.
Miedź jest metalem podatnym na niskie pH, dlatego wymogiem dla takich instalacji jest korekta kwasowości wody do wartości pH>7,7. Kolektor powinien być też zamocowany zawsze powyżej lustra wody w basenie, aby możliwe było opróżnienie go w okresie zimowym, lub na wypadek przymrozków. W odróżnieniu od swoich konkurencyjnych, tworzywowych konstrukcji, są bardziej odporne na temperaturę, ogień, mają dużą wytrzymałość mechaniczną, a także świetnie przewodzą ciepło. Wadą jest wysoka cena samych paneli. W razie uszkodzenia połączeń, można je przelutować, a powierzchnię ponownie przemalować. Panele SunRay wytrzymują temperaturę stagnacji do 120°C.
Fot. Kolektor bezszybowy miedziany (Sun Ray)
Panele mogą być instalowane na dachu, lub na prostych konstrukcjach wsporczych, wolnostojących. Sztywność zapewnia bezpieczny i stabilny montaż. Pojedyncze elementy konwekcyjne z rurkami miedzianymi lutuje się do zbiorczych rur kolektorowych z trójnikami wyoblanymi. Konieczne jest więc tutaj lutowanie twarde. Kolektory zaleca się montować ukośnie dla łatwiejszego odpowietrzenia, jak i późniejszego opróżnienia z wody.