Termodinamikus szolár rendszerek

Az első generációs napkollektorok az úgynevezett síkkollektorok. Felépítésük relatív egyszerű: egy zárt, üveggel borított dobozból és egy benne kígyózó csővezetékből állnak. A doboz belseje fekete, így napsütés és megfelelő tájolás esetén gyorsan felmelegszik a benne áramoltatott víz vagy egyéb folyadék. Bár a síkkollektorok folyamatosan fejlődnek és hatásfokuk is javul, több problémát továbbra sem sikerült kiküszöbölniük. Ilyen a fokozott törésveszély, a korrózió, a magas hőmérséklet okozta korai öregedés és a fagyálló folyadékok gyakori cseréje.

A második generációhoz sorolhatóak a vákuumcsöves kollektorok és koncentrált gyűjtők. Ezekkel magasabb hatásfok érhető el, mint a síkkollektorokkal, de tartósságuk jelentősen nem jobb azokénál. Az első és második generációs napkollektorok közös „hiányosságai”, hogy éjszaka nem működnek, télen az alacsony külső hőmérséklet miatt jóval kevesebb melegvizet szolgáltatnak, mint nyáron.

A legújabb generációs napkollektorok a termodinamikus szolár rendszerek, amelyek éjjel-nappal, hidegben-melegben is működnek. Működésük egyesíti a napkollektorok és a hőszivattyúk előnyeit. Képesek hasznosítani a közvetlen és szórt napsugárzást, a szelet és a csapadékot is.

A rendszer egy ~8 kg tömegű, és ~1,6 m2 felületű abszorberből, egy szigetelt acéltartályból és egy termoblokkból áll, amiben a kompresszor, az expanziós szelep és a vezérlés foglal helyet. Egy hagyományos kollektorhoz képest jóval kisebb felületre van szükség, és ez a generáció jóval kevésbé érzékeny a helyes tájolásra, mint elődei.

Működése ugyanúgy a Carnot-körfolyamaton alapul, mint egy hőszivattyúé. A keringő hőátadó folyadék az abszorberbe (napkollektorba) lépve elpárolog és hőt von el a környezetéből. Ezt a közeget elszívja a kompresszor, és megemeli a hőmérsékletét valamint nyomását. A megemelkedett hőmérsékletű folyadék átadja hőjét a melegvíz tárolóban található használati meleg víznek, majd visszatér az abszorberbe. Hirtelen fellépő melegvíz-igény esetén egy kiegészítő elektromos fűtőbetét is bekapcsol. A termodinamikus szolár panel hatásfoka több mint 99%-os. Kis helyigényű, nincs karbantartási igénye, folyamatosan biztosítja a melegvizet, közvetlenül hasznosítja minden környezeti elem hőtartalmát, így a pára lecsapódás hőjét és a víz fagyáshőjét is. A paneleken felhalmozódó jégréteg a napsugárzás hatásra újra leolvad, tehát nincs szükség a kültéri egység fűtésére, leolvasztására, mint a levegős hőszivattyúknál. Nincsenek fagyási és túlmelegedési problémák, nincsenek törékeny részek a panelen, és alacsonyabb hőmérsékleten működhetnek, mint a hagyományos napkollektoros rendszerek. A rendszer könnyen telepíthető, akár tetőre, akár az épület oldalfalára, kis tömege nem igényli a tetőszerkezet megerősítését.