velikost pisave: 60% 70% 80% 90%

Nekaj o sončnih kolektorjih

Sonce 

V bližnji prihodnosti lahko med vsemi viri 
energije računamo najbolj na sonce, zato se trenutno največja pozornost posveča sončni energiji. Večina obnovljivih virov energije izvira vsaj posredno iz sončne energije, ki bo po predvidevanjih na voljo še vsaj štiri milijarde let. Sončno svetlobo neposredno izkoriščamo za pridobivanje električne energije in toplote, prav tako pa so z energijo sonca posredno povezane tudi energija vetra, vode in biomase. Sončni kolektorji in sončne celice predstavljajo vzporedno s čisto energijo tudi razvojno priložnost za industrijo in gospodarstvo.
 

Ali ste vedeli, da imate večji del energije za pokritje toplotnih potreb objekta praktično na dlani - v neposredni okolici?

Le z ustrezno tehnologijo morate nadgraditi toplotno energijo sonca in imeli boste toplo hišo, sanitarno vodo, vodo v bazenu ali poslovni objekt.

Vsak dan pošlje Sonce na Zemljo 15.000-krat več energije, kot je potrebuje vse človeštvo na zemlji. Sončni žarki so osnova za nastanek večine energij na našem planetu. Sončna energija je eden od redkih energetskih virov, ki je relativno enakomerno porazdeljen po zemeljski obli.

Prednosti izkoriščanja sončne energije:

  • sončna energija je zastonj,
  • izkoriščanje sončne energije ne onesnažuje okolja,
  • proizvodnja in poraba sta na istem mestu,
  • proizvodnja električne energije iz fotovoltaičnih sistemov je okolju prijazna in omogoča oskrbo z električno energijo odročnih področij in oddaljenih naprav. 

Slabosti izkoriščanja sončne energije:

  • sončne energije ne moremo izkoriščati ponoči,
  • težave pri izkoriščanju sončne energije zaradi različnega sončnega obsevanja posameznih lokacij.

Sončno energijo lahko izkoriščamo na tri načine:

  • s solarnimi sistemi za ogrevanje in osvetljevanje prostorov - pasivna izraba; pomeni uporabo primernih gradbenih elementov (okna, sončne stene, steklenjaki ipd) za ogrevanje stavb, osvetljevanje in prezračevanje prostorov,
  • s sončnimi kolektorji za pripravo tople vode in ogrevanje prostorov - aktivna izraba; pomeni uporabo sončnih kolektorjev, v katerih se segreje voda za pripravo tople vode in zrak za ogrevanje prostorov,
  • s sončnimi celicami za proizvodnjo električne energije; to je pretvorba sončne energije neposredno v električno energijo preko sončnih celic. Proces pretvorbe, imenovan fotovoltaika, je zanesljiv in potrebuje le svetlobo kot edini vir energije.
Pri nizkotemperaturni izrabi sončne energije izkoriščamo temperature 50-120°C in govorimo o dveh različnih načinih izkoriščanja sončnega sevanja: aktivnem (direktnem) in pasivnem.
 
O aktivnem ali direktnem izkoriščanju sončnega sevanja govorimo takrat, ko s pomočjo sončnih celic sončno sevanje direktno pretvorimo v energijo. Naprave, s katerimi to izvedemo, imenujemo sončni kolektorji ali sprejemniki sončne energije. Sončni kolektorji pretvarjajo sončno energijo v toplotno in jo nato predajo nosilcu toplote (najpogosteje je to voda ali mešanica vode in glikola).
 
 
Sončni kolektorji 
 
Sprejemniki sončne energije (ali tako imenovani “sončni kolektorji“) zbirajo sončno energijo in z njo grejejo prenosni medij. Sončni kolektorji so ekonomičen in okolju prijazen način pridobivanja energije. Sonce je praktično neizčrpen vir energije, ki jo lahko s primerno tehnologijo izkoriščamo. Energijo sonca lahko izkoriščamo neposredno s postavitvijo sončnih kolektorjev.
Najprej so jih uporabljali na vesoljskih postajah, sedaj pa jih zaradi številnih pozitivnih lastnosti uporablja vedno širši krog uporabnikov za segrevanje prostorov in sanitarne vode. Zaradi visokih cen fosilnih goriv, ki jih potrebujemo za ogrevanje stavb in pripravo tople vode, je vgradnja sončnih kolektorjev zelo ekonomična. Glede na to, da se predvideva, da bodo cene energentov vedno višje, bo predvidoma tudi uporaba kolektorjev postala vse pogostejša. Poleg ekonomskega vidika so zelo primerni tudi z ekološkega vidika, saj z njihovo uporabo zmanjšamo izpust toplogrednih plinov v atmosfero.
Poudariti velja, da sončni kolektorji niso isto kot sončne celice. Sončne celice spreminjajo svetlobo Sonca v električno energijo, kolektorji pa izrabljajo infrardeče valovanje za segrevanje tekočine.
Pri odločanju za vgradnjo sončnih kolektorjev moramo poznati količino sončne energije, ki jo imamo na voljo v našem kraju. Ta je odvisna od letnega časa, geografskih in meteoroloških značilnosti. V področjih severnih zemljepisnih širin, to je na območju, kjer leži tudi Slovenija, je letno sončno obsevanje med 1000 in 1500 kWh na kvadratni meter, žal pa je večina te energije na razpolago v času od aprila do oktobra, ko ogrevanje prostorov ni potrebno, le približno 200 do 250 kWh je na voljo v zimskem času. Primer: letno povprečje v Sloveniji je ca. 1200 kWh/m2, to ustreza vsebnosti energije približno 120 litrov kurilnega olja ali 120 m3 zemeljskega plina.
Sončni kolektorji ali sprejemniki sončne energije pretvarjajo sončno energijo v toploto in jo nato predajo nosilcu toplote (najpogosteje je to voda mešana z glikolom). Učinkovitost sprejemnika sončne energije nam pove, kolikšen delež vpadle sončne energije lahko sprejemnik sončne energije prenese na nosilec toplote.

Glede na tip kolektorja se lahko do okoli 75% sončnega sevanja pretvori v koristno toploto. Življenjska doba sončnih kolektorjev, odvisno od sistema, je 20 do 25 let, stroški postavitve pa se povrnejo v 12 do 14 letih.
 
Postavitev kolektorjev in učinkovitost
 
Sončne kolektorje običajno povežemo v sistem sončnih kolektorjev, ki ga postavimo na streho zgradbe. Vakuumski cevni kolektorji z direktnim pretokom so izpostavljeni večjemu pregrevanju, obstaja pa tudi večja nevarnost zamašitve posamezne cevne zanke. Pri Heat-pipe sistemu je temperatura pregrevanja nekoliko nižja, saj se sistem kondenzacije delno ustavi, ko ni več odvoda toplote, je pa tudi manjša količina vode, ki je v direktnem stiku z dovodom toplote. Pri samem praznjenju kolektorja v času stagnacije je volumen vode, ki ga mora prevzeti raztezna posoda manjši, s tem pa tudi manjša količina pare, ki bi pri tem eventualno nastala. Prednost teh kolektorjev je tudi v tem, da omogočajo zelo enostavno montažo in zamenjavo posamičnih cevi. Pri montaži se postavi samo ogrodje kolektorja z zbirnim kolektorjem, ko se le ta poveže v sistem ter napolni in preizkusi, se montirajo posamezne vakuumske cevi, kar zmanjša možnost poškodb in pregrevanja kolektorja v času montaže (sama postavitev je enostavnejša tudi zaradi manjše teže).
V večini primerov se kolektorji postavljajo na strehe stanovanjskih hiš in pomožnih objektov, kot so garaže, vrtne ute in podobno. Pri izbiri mesta kolektorja je potrebno paziti, da je poleg ugodne lege glede sonca tudi varno glede padanja snega ali ledu, ki bi utegnil v zimskem času poškodovati kolektor. Običajno se kolektorji montirajo na streho s posebnimi konzolami, ki se montirajo pod kritino, na njih pa se postavi ustrezni nosilni profil, na katerega se pritrdijo kolektorji.
 
Pri postaviti sončni kolektorjev moramo zato upoštevati predvsem namen njihove uporabe: samo ogrevanje sanitarne vode ali zraven ogrevanja sanitarne vode tudi ogrevanje objekta; glede na to pa izberemo optimalno izvedbo in postavitev sončnih kolektorjev. Ogrevanje sanitarne vode je potrebno vse leto, medtem ko je ogrevanje objekta potrebno predvsem v jesenskih, zimskih in spomladanskih mesecih. Glede na namen uporabe določimo usmeritev in kot postavitve sončni kolektorjev, tako da izkoristimo največ sončne energije. Optimalni nagibni kot je odvisen od časa koriščenja kolektorjev, ker se položaj sonca preko leta spreminja. Za Slovenijo je, glede na čas koriščenja, nagibni kot med 35-45° idealen kompromis med najvišjim položajem sonca poleti (nagibni kot 30°) in najnižjim položajem sonca pozimi (nagibni kot 60°). Glede na to, da kolektorje potrebujemo predvsem pozimi, jih je pametno postaviti tako, da dajo svoj maksimum prav takrat. To pomeni, da jih postavimo pod kot približno 60° glede na zemeljsko površje. Če hočemo imeti optimalni izkoristek jih obrnemo proti jugu, saj jih Sonce tako najdlje obseva. Postaviti jih moramo na mesta, kjer je na razpolago veliko sončnih ur in ni osenčenja od sosednjih objektov. Enako delujejo ne glede na letni čas (pozimi lahko od njih dobimo enako količino energije kot poleti, to velja samo za vakuumske sončne kolektorje). Da bi dosegli enako učinkovitost pri drugačni usmeritvi in pri drugačnem kotu, je potrebno površino sončnega kolektorja ustrezno povečati.
 
Povezava kolektorjev do črpalke in hranilnika toplote se običajno izvaja z bakrenimi cevmi ali gibljivimi nerjavečimi cevmi, kar je še posebej uporabno pri raznih prehodih skozi zračnike. Na prostem morajo biti cevi obvezno izolirane z UV in termično odporno izolacijo. Segret glikol teče po dobro toplotno izolirani cevi v zalogovnik. Zalogovnik tople vode je velik rezervoar napolnjen z vodo. V to vodo je potopljena spiralno zavita bakrena cev, v kateri je segret glikol, ki odda energijo vodi in jo tako segreje. Ohlajen odteče nazaj do kolektorjev, kjer se zopet segreje. V zalogovnik je vdelana še ena bakrena cev, v kateri je prenosni medij, ki se segreva na drug način, na primer v kotlu na lesno biomaso. Ta dogreje vodo, kadar dobimo od sonca premalo energije. Letni čas pa ne vpliva na učinkovitost kolektorjev. Razlike v količini energije od kolektorjev se med poletjem in zimo pojavijo samo zaradi različnega kota, pod katerim sonce sveti nanje. Če bi bil kot vedno enak, bi dobili ob sončnem vremenu pozimi ravno toliko energije kot poleti.
Glikol kroži po cevi, ker ga poganja električna črpalka, ki dobi energijo od sončnih celic, ki so za ta namen montirane poleg prej omenjenih steklenih cevi. Kadar je zelo toplo, se glikol hitro segreva in mora zato tudi hitro krožiti, da odda energijo in ne zavre. S temperaturo bi tudi tlak hitro naraščal in sistem bi razneslo. Ker sovpadata čas, ko se glikol hitro segreva, in čas, ko dobi črpalka največ energije od sončnih celic, se to ne zgodi. Poleg tega so sončne celice tudi ekonomične – prihranimo električno energijo iz omrežja, ki bi jo morali plačati. Iz zalogovnika teče segreta voda v izbrana ogrevala in ogreva prostore. V zalogovnik pa lahko potopimo tudi bojler ali dogradimo toplotni izmenjevalnik, in tako segrevamo sanitarno vodo, ki jo potrebujemo v kuhinji in kopalnici. 

Primerjava med različnimi vrstami sončnih kolektorjev 

Poznamo več različnih vrst sončnih kolektorjev; glede na zasnovo in tehnologijo izdelave, glede na trenutno ponudbo na trgu delimo sončne kolektorje v tri vrste: 
  • Ravni ali ploščati sprejemniki sončne energije. Sestavljeni so iz absorberja in ohišja s toplotno izolacijo ter stekla na zgornji strani. Absorber je bistveni del sončnega kolektorja. Navadno je iz  črno pobarvane pločevine, ki absorbira sončno energijo, na katero so pritrjene cevi z vodo. Glavna naloga absorberja je, da prenese toploto iz te plasti na vodo, ki teče skozenj. Na steklo se nanašajo selektivni nanosi, ki močno absorbirajo sončno sevanje, hkrati pa zmanjšujejo sevalne toplotne izgube. Zelo pomembna sta tudi izbira stekla in toplotne izolacije, ki se nahaja v ohišju.
  • Vakuumski cevni kolektor z direktnim pretokom , oziroma sistem ˝cev v cevi˝, je sestavljen iz večjega števila enot, vsaka pa iz dveh koncentričnih steklenih cevi, od katerih je notranja prevlečena z visoko selektivnim črnim premazom. Med obema cevema je tlak bistveno manjši od zračnega, s čimer so zagotovljene manjše toplotne izgube. Toplotne izgube so tako majhne, da se toplota proizvaja tudi pri difuzijskem sevanju (v oblačnem vremenu). V absorberju je vgrajena koaksialna toplotno izmenjevalna cev , skozi katero se direktno pretaka nosilni medij toplote, ki sprejema toploto preko toplotno izmenjevalne cevi z iztekom v razdelilni cevni sistem. Posamezna cev je dolga do 1,5 m, zunanji premer je od 50 do 70 mm.
  • Vakuumski Heat pipe cevni kolektor ima v vakuumski cevi integriran absorber, na katerem je nameščena koaksialna toplotno izmenjevalna cev (Za Heat pipe kolektorje še ne obstaja primeren slovenski izraz, še najbližje temu je izraz superprevodne toplotne cevi). V toplotni izmenjevalni cevi se pretaka posebna tekočina (metanol ali voda), ki se med segrevanjem uparja in se dviga do vrha cevnega kolektorja, kjer v kondenzatorju odda toploto nosilcu toplote in pri tem kondenzira. Kondenzirana tekočina spolzi po cevi navzdol, kjer se postopek ponovi. Prenos toplote iz kondenzatorja na solarni krog je pri takšnih kolektorjih izveden suho, torej brez neposrednega stika tekočin, preko visoko storilnostnega toplotnega izmenjevalnika. Posamezna cev je dolga do 1,9 m, ima zunanji premer 65 mm in jo je ob morebitni poškodbi možno zamenjati. Učinkovitost vakuumskih kolektorjev je v letnem povprečju večja kot pri ravnih, žal pa je zaradi zahtevnejše izdelave tudi cena višja.
Seveda pa ta raznolikost lahko zmede nekoga, ki se je odločil za vgradnjo sončnih kolektorjev, saj težko presodi, kateri sončni kolektor bo za njegovo potrebo najprimernejši – tako po tehničnih lastnostih kot po razmerju učinkovitost-cena. Trenutno imajo najugodnejše razmerje med ceno in učinkovitostjo ploščati kolektorji, čeprav so heat pipe kolektorji do 64% bolj učinkoviti.
 
V naslednjih nekaj odstavkih bomo poskusili prikazati prednosti in pomanjkljivosti posamičnih vrst sončnih kolektorjev, ki jih je mogoče nabaviti v današnjem času. Raziskave na področju uporabe toplotne energije Sonca s sončnimi kolektorji potekajo zelo intenzivno in skoraj vsak mesec najavijo kakšno izboljšavo. Na to intenzivnost raziskav vplivajo različni dejavniki, kot so spreminjajoča se cena vseh neobnovljivih virov energije, razvoj ekološkega zavedanja, napredek sodobnih tehnologij, državne in mednarodne finančne spodbude in drugo. 

Glede na zasnovo in tehnologijo izdelave razvrščamo kolektorje v štiri skupine:

PLOŠČATI SONČNI KOLEKTORJI 

Ker je to ena prvih tehnologij za izkoriščanje sončne energije, ki se uporablja že zelo dolgo, številna gospodinjstva po svetu uporabljajo to vrsto sončnih kolektorjev za pripravo tople vode. Ploščati sončni kolektor je običajno sestavljen iz bakrenih ali aluminijastih cevi, prekritih z absorpcijsko ploščo. Cevi so nameščene vzporedno po višini ali širini kolektorja in priključene na obeh koncih. Grelni medij v ceveh sprejema toploto preko absorpcijske plošče. Vse skupaj je montirano v ohišje, ki je odporno proti koroziji in pod absorberjem izolirano s toplotno izolacijo. Na zgornji strani je nameščeno posebno solarno steklo, ki je obstojno na mehanske poškodbe in ima visoko prosojnost. Najnovejši izdelek na tržišču so ploščati sončni kolektorji, izdelani z vakuumsko tehniko.
Prednosti:
1. Izdelava je dokaj enostavna, zato je cena investicije dokaj nizka. Inštalaterji imajo s tem izdelkom že dolgoletne izkušnje, zato je postavitev in montaža dokaj utečeno opravilo.
2. Ploščati sončni kolektorji so lahko učinkoviti, če so zagotovljeni ugodni klimatski pogoji in to pomeni zunanja temperatura vsaj 18°C in visoka stopnja osončenja. Na lokacijah z obilo sonca in s toplim podnebjem skozi vse leto, predstavljajo ti kolektorji ustrezno izbiro. V takih razmerah lahko kvaliteten in dobro postavljen sončni kolektor doseže 45-60 odstotno učinkovitost.
Glavne slabosti:
1. Zaradi omejitev, ki jih narekuje zasnova, je izkoristek toplote pri ploščatih sončnih kolektorjih v povprečju dokaj slab. Veliko toplote se izgubi nazaj v okolico skozi stekleno ploščo in izolacijo na zadnji strani ohišja. Zato se ta vrsta sončnih kolektorjev slabo obnese v hladnejših obdobjih.
2. Namestitev ploščatega sončnega kolektorja je dokaj zahtevno opravilo. Zaradi precejšnje teže in ker ga je na streho treba prenesti v enem kosu, potrebujemo dvigalo ali podobno pripravo ter številno montažno ekipo. Stroški instalacije so torej razmeroma visoki. Teža ploščatih sončni kolektorjev pogosto zahteva, da pred instalacijo ojačamo strešno konstrukcijo, še posebej, če je na sončni kolektor pritrjen vodni zbiralnik.
3. Zaradi velike toplotne mase ploščatih sončni kolektorjev je njihov toplotni odziv razmeroma počasen, zato v primeru hitrega spreminjanja osončenja razpoložljive sončne energije niso zmožni dovolj hitro izkoristiti in segreti medij do zaželenih temperaturnih nivojev.
 

VAKUUMSKI CEVNI KOLEKTORJI - SISTEM »CEV V CEVI«

Cevni vakuumski sončni kolektor z direktnim pretokom je zgrajen na osnovi dveh koncentrično nameščenih steklenih cevi iz solarnega stekla, ki sta ena v drugi. V prostoru med njima je vakuum. V absorberju je vgrajena koaksialna toplotno izmenjevalna cev, skozi katero se neposredno pretaka nosilni medij toplote. Ta sprejema toploto preko toplotno izmenjevalne cevi z iztekom v razdelilni cevni sistem. Nosilni medij toplote se na ta način segreva razmeroma hitro, vakuumska izolacija med cevema pa zagotavlja majhne toplotne izgube. Optimalna usmerjenost absorberjev se doseže z zasukom vakuumskih cevi.

Prednosti:
1. Enostaven za izdelavo, razmeroma ekonomičen.
2. Ima višjo učinkovitost kot ploščati sončni kolektor, ne glede na letni čas in klimatske pogoje.
3. Sprejema tudi difuzijsko svetlobo (oblačnost), je neodvisen od letnega časa in izrazite osončenosti
Glavne pomanjkljivosti:
1. Stekleni cevni vakuumski sončni kolektor ne zdrži bistvenega nadtlaka, zato običajno ne more delovati v sistemu zaprte zanke pri povišanih temperaturah grelne tekočine.
2. Iz istega razloga ta sončni kolektor ne sme biti priključen neposredno na sistem sanitarne tople vode. V ta namen mora biti sistem opremljen s pomožnim vodnim vsebnikom, iz katerega se sončni kolektor napaja po težnostnem principu. Izhodni tlak torej ne presega težnosti, kar je komaj dovolj za uporabo navadnega tuša.
3. Zaradi velike skupne toplotne mase sončnega kolektorja in grelne tekočine se počasneje odziva. Zaradi velikosti in teže je neroden za montažo
4. Zbrana sončna toplota mora potovati tudi skozi steno notranje steklene cevi, zaradi slabe prevodnosti je izkoristek slabši kot pri sončni kolektorjih z enoslojnimi cevmi. Kovinska folija je zgolj v dotiku z notranjo steno steklene cevi. Folija  izgubi elastičnost zaradi staranja in dolgotrajnih vplivov visokih temperatur, zato se kakovost vakuumskega kolektorja hitro zmanjšuje
5. V pogojih visoke vsebnosti kalcija in drugih mineralov v vodi se bodo na tleh steklenih cevi nabirale usedline, ki bodo postopoma zmanjševale učinkovitost naprave. Zaradi zaporedja strnjevanj in toplotnih raztezanj teh kamenih oblog se lahko zgodi, da steklena cev poči.
6. Celoten sistem izpade iz delovanja, če ena cev poči ali če odpove obročno tesnilo. Ena bistvenih slabosti je njihova krhkost – uničijo se ob udarcu s tršim predmetom.

VAKUUMSKI CEVNI KOLEKTORJI Z DIREKTNIM PRENOSOM

Ta vrsta sončnih kolektorjev je modificirana različica prej opisanega vakuumskega cevnega kolektorja. Za absorpcijo sončne energije še vedno uporablja princip dvojne steklene cevi z mnogimi slabostmi te zasnove. Namesto nosilnega medija toplote neposredno v notranji stekleni cevi ima ta vrsta kolektorjev kovinsko cev v obliki črke U, napolnjeno z nosilnim medijem toplote in vsajeno v notranjo stekleno cev. Kovinska folija, ki je v toplotnem stiku s površino notranje steklene cevi in hkrati s kovinsko U-cevjo, prenaša toploto s steklene stene na tekočino v kovinski cevi.

Prednosti:
  1. Razmeroma enostaven za izdelavo, razmeroma ekonomičen.
  2. Ima višjo učinkovitost od ploščatega kolektorja, ne glede na letni čas in klimatske pogoje.
  3. Prenese tlak vode iz vodovodnega omrežja in lahko deluje v sistemu zaprte zanke.
Glavne pomanjkljivosti:
  1. Podobno kot ploščati kolektor je neroden za montažo. Zaradi svoje teže zahteva pri instalaciji najmanj dva delavca in veliko pazljivost pri montaži, ker se številni spoji U-cevi med pregibanjem zlahka poškodujejo, kar privede do puščanja tekočine.
  2. Povezave U-cevi zahtevajo veliko varjenih spojev v glavi kolektorja, zato ugotavljanje poškodovanih mest in popravilo zahtevata veliko časa. Pogosto je bolje zamenjati celo skupino U-cevi, tudi pri najmanjšem puščanju.
  3. Ker je notranji premer U-cevi majhen, se v njih hitro nabirajo usedline, če je voda trda in ima veliko vsebnost mineralov.
  4. Ta vrsta sončnih kolektorjev ima razmeroma visoko toplotno vztrajnost, zato se prepočasi in neučinkovito odziva v pogojih kratkih intervalov osončenja.
  5. Pri uporabi v velikih skupinah, kot je to pri industrijskih in drugih komercialnih instalacijah, lahko v primeru enega samega manjšega puščanja odpove celotno kolektorsko območje. Za popravila in vzdrževanje je potrebno izklopiti celotno sekcijo sistema.
  6. Kovinska folija je zgolj v dotiku z notranjo steno steklene cevi. Koncept prenosa toplote iz steklenih cevi na U-cevi preko te kovinske folije je zato ena najšibkejših točk tega tipa sončnih kolektorjev. Folija zaradi staranja in dolgotrajnega vpliva visokih obratovalnih temperatur sčasoma izgubi elastičnost, zato se kakovost toplotnega kontakta in s tem prenos toplote na grelni medij slabša.
  7. Obratovalne komponente (folija, U-cevi) so v atmosferi in ne zaščiteni v vakuumu, zato so izpostavljeni kontaminaciji in oksidaciji, posebno kadar obratujejo v krajih z agresivno atmosfero, npr. v gosto poseljenih področjih. Posledica je vdor prahu in korozija, zlasti folije, kar še poslabša že tako kritičen faktor prenosa toplote iz steklene cevi na U-cev. Manj učinkoviti so, kadar je megla.
 

DELOVANJE IN ZGRADBA VAKUUMSKIH CEVNIH KOLEKTORJEV po sistemu HEAT PIPE 

Cevni vakuumski sončni kolektorji po sistemu Heat pipe so sestavljeni iz niza dvojnih steklenih cevi. Zrak je iz notranjosti cevi odstranjen do stopnje praktično popolnega vakuuma, kar zmanjša izgube toplote v okolico zaradi konvekcije in prevajanja. Notranja steklena cev je z zunanje strani prevlečena s snovjo, ki je črne barve in dobro prevaja toploto. V stekleni cevi se nahaja sklenjena bakrena cev, napeljana po vsej dolžini absorberja, v kateri je tekočina z zelo nizkim vreliščem. Ta bakrena cev deluje kot visoko učinkovit prenosnik toplote v povezavi z uparjalnim in kondenzacijskim delom. Toplotna cev (Heat pipe) je v osnovi cevni prevodnik toplote. Okoli cevi je aluminijasta plošča, ki je zvita tako, da se dotika stekla in bakrene cevi. Njena funkcija je zagotavljanje stika med bakrom in steklom, tako ob visokih temperaturah, kot tudi ob nizkih, ko imajo snovi manjši volumen. Brez tega pozimi ne bilo stika med steklom in bakrom, poleti bi sistem počil, ko bi baker preveč povečal volumen. Posebna tekočina v bakreni cevi se pod vplivom sončne toplote uplini že pri zelo nizkih temperaturah, v tem stanju se ji gostota zmanjša, zato se pomakne po cevi navzgor. Proces se stalno ponavlja zaradi povratnega mehanizma, ki utekočinjeno tekočino vrača v območje segrevanja. Toplota iz zunanjega vira, v našem primeru iz sončnega absorberja, upari tekočino, ki hkrati vsrka latentno toploto procesa. Ta energija se s kondenzacijo sprosti v območju toplotnega kondenzatorja, ki je toplotno spojen s toplotnim zbiralnikom, v katerem kroži prenosni medij, običajno glikol. Toplotna cev je tesno toplotno spojena s kovinskim absorberjem sončne energije. Ta spoj je nameščen znotraj visoko prosojne steklene cevi. Ob stiku obeh cevi dobi glikol energijo od uplinjene snovi in se segreje, snov pa kondenzira. Zopet se ji poveča gostota in pod vplivom gravitacije steče navzdol. Glikol se uporablja namesto vode, saj bi ta pozimi zmrznila in zaradi povečanega volumna ledu bi cevi zbiralniku razneslo. Segret glikol teče po dobro toplotno izolirani cevi v zalogovnik. Ohlajen odteče nazaj do kolektorjev, kjer se zopet segreje. Glikol kroži po cevi, ker ga poganja črpalka, za katero delovanje je potrebna električna energija. Kadar je zelo toplo, se glikol hitro segreva in mora zato tudi hitreje krožiti, da odda energijo in ne zavre. S temperaturo bi naraščal tudi tlak in sistem bi lahko razneslo. Da se to ne zgodi, je v sistem potrebno vgraditi raztezno posodo in varnostni ventil, pozabiti pa ne smemo tudi na regulacijo, ki s pomočjo temperaturnih tipal uravnava celotni sistem.
Ta vrsta sončnih kolektorjev pomeni resničen preboj v tehnologiji izkoriščanja energije Sonca. Zaradi kompleksnosti tehnologije in izdelave takšnega kolektorja je na tržišču dokaj malo proizvajalcev te solarne tehnike. Zato so ti kolektorji še relativno dragi in razmeroma redki. Vendar bodo zaradi svojih številnih izjemnih prednosti prav gotovo kmalu prevladali.
 
Osnovna shema Heat pipe sistema je prikazana na sliki.
 
 
Svetujemo vam, da pred izgradnjo sončnih kolektorjev upoštevate naslednje:
  • dobra toplotna izolacija objekta zniža toplotne izgube in zniža potrebno maksimalno moč ogrevalnega sistema,
  • vgradnja nizko temperaturnega ogrevalnega režima, npr. ploskovno ogrevanje, s katerim dosežemo visoke izkoristke,
  • potrebno je izbrati najbolj optimalno lokacijo za postavitev sončnih kolektorjev,
  • v dobro izoliranemu objektu (na primer v pasivni hiši) je potrebno zagotoviti dobro mehansko prezračevanje,
  • zelo nizke zunanje temperature v Sloveniji zahtevajo, da prenosnemu mediju v kolektorskemu zbiralniku dodamo sredstvo proti zmrzovanju, običajno glikol,
  • močan veter lahko predstavlja faktor, ki zahteva močnejšo nosilno konstrukcijo sončni kolektorjev. Zaradi tega je pogosto smiselno postaviti sončne kolektorje pod kotom ali smerjo, ki je manj ugodna, toda iz vidika obremenitev z vetrom primernejša.
Solarno termični sistemi za manjše porabnike sestavljajo: 
  • solarni kolektorji (običajno od 2 do 8 kolektorjev),
  • napeljava od kolektorjev do rezervoarja (bojlerja),
  • bojler,
  • solarna postaja,
  • raztezna posoda s stenskim nosilcem in priklopno cevjo,
  • solarna kontrolna enota.
 
Za vgradnjo solarnega sistema ni pomembno, s katero tehnologijo ste do sedaj ogrevali in koliko je staro vaše ogrevanje. Stična točka med solarnim sistemom in ogrevalnim sistemom je bojler, ki ima vgrajen solarni izmenjevalec, ki se ga lahko tudi kasneje vgradi.