Kolektory słoneczne: planowanie instalacji

Stefan Żuchowski

Jeśli odpowiednio dopasujemy wszystkie parametry instalacji solarnej, możemy mieć ciepłą wodę podgrzewaną darmową energią słoneczną.

kolektory słoneczne
Fot. Vaillant
Instalacja kolektorów słonecznych, wykorzystywana do przygotowania wody do mycia, stała się dość popularnym rozwiązaniem. Pozwala ona bowiem znacznie zredukować koszty ogrzania (do 50-60 proc.) wody, zwłaszcza jeśli dotychczas stosowaliśmy w tym celu dość drogie źródło ciepła. Najlepszym przykładem jest tu grzałka elektryczna czy też kocioł zasilany gazem płynnym lub olejem opałowym. Zanim jednak zdecydujemy się na system solarny, warto zasięgnąć informacji u doświadczonego specjalisty, jak dobrać cały układ i na co zwrócić uwagę. Jego zakup wiąże się z bowiem koniecznością poniesienia dodatkowych kosztów. Pamiętajmy też o tym, że jeśli będziemy montować kolektory w już istniejącym domu, to musimy się liczyć z kolejnymi wydatkami na adaptację instalacji.

Błąd: nieprzygotowanie instalacji do podłączenia kolektorów słonecznych

Dość często zdarza się, że budując dom według typowego projektu, wykonujemy standardową instalację centralnego ogrzewania, chociaż planujemy w przyszłości zastosowanie kolektorów słonecznych. Decyzja o odłożeniu w czasie instalacji solarnej, na przykład ze względów finansowych, jest oczywiście jak najbardziej zrozumiała. Jednak za błędne można uznać to, że zakładając montaż kolektorów, nie przygotowujemy do tego układu grzewczego. Późniejsze poszukiwanie możliwości poprowadzenia rur systemu solarnego, czy wymiana istniejącego zasobnika na model o znacznie większej pojemności, są o wiele droższe do wykonania, niż gdybyśmy zrobili to na etapie budowy domu.

Rozwiązanie:

Jeśli chcemy w przyszłości zastosować kolektory, wówczas budując dom warto pamiętać o odpowiednich rozwiązaniach, które ułatwią nam ich montaż oraz pozwolą zredukować koszty i uciążliwość prac. Przede wszystkim należy poprowadzić jak najkrótszą trasą rury przyszłego systemu solarnego pomiędzy kotłownią a miejscem przewidzianym na ułożenie kolektorów. Ograniczy to zarówno koszty inwestycji, jaki i straty ciepła. Ponadto, rury należy koniecznie zaizolować, dzięki czemu zapobiegniemy nadmiernemu wychłodzeniu płynu (zazwyczaj glikolu), który jest transportowany do zbiornika. Do tego najlepiej nadają się otuliny z kauczuku syntetycznego o grubości 25-30 mm na zewnątrz i przynajmniej 20 mm wewnątrz domu. Równolegle do rur solarnych układa się przewód elektryczny. Powinien to być przewód dwużyłowy lub trójżyłowy. Znalezienie miejsca na montaż rur w zamieszkanym już domu jest również możliwe (mają one bowiem niewielką średnicę 15-22 mm), ale wykonanie wszystkich niezbędnych prac będzie znacznie bardziej kłopotliwe. Ważną kwestią, ze względu na nakłady inwestycyjne, jest zastosowanie od razu odpowiedniego rodzaju zasobnika, w którym gromadzona jest ciepła woda. Jeśli jesteśmy zdecydowani na montaż paneli słonecznych, wówczas najlepiej kupić zbiornik wyposażony w dodatkową wężownicę. To właśnie do niej wpływa ogrzany dzięki promieniowaniu słonecznemu płyn, który oddając ciepło, podgrzewa wodę. Jeśli natomiast zamontujemy standardowy zasobnik z jedną wężownicą, wówczas łącząc system grzewczy z instalacją solarną, trzeba będzie go wymienić na nowy albo postawić obok drugi, przeznaczony do zasilania tylko przez kolektory.

Błąd: za duża powierzchnia kolektorów słonecznych

Niekiedy, decydując się na montaż instalacji solarnej, dążymy do tego, aby ułożyć jak największą powierzchnię kolektorów. Sądzimy bowiem, że dzięki temu więcej zaoszczędzimy na kosztach ogrzewania wody. Niestety, taka instalacja solarna jest zazwyczaj wykorzystana tylko w niewielkim stopniu. Latem po kilku godzinach pracy woda w zasobniku osiąga maksymalną temperaturę i kolektory przechodzą w stagnację, czyli stan, w którym panel - mimo że jest bardzo gorący - nie przekazuje energii cieplnej do zbiornika, jest ona bowiem tracona do otoczenia. Temperatura kolektorów płaskich może wtedy dochodzić do 150-170 st. C, a rurowych - nawet do 250-300 st. C, a to grozi przegrzaniem glikolu. W następstwie tego dochodzi do jego rozwarstwienia i powstania osadów, które obniżają skuteczność pracy instalacji, a po pewnym czasie jej niedrożność. Niezbędne staje się wówczas bardzo kosztowne płukanie rur solarnych i wymiana płynu.

Rozwiązanie:

Liczba zamontowanych kolektorów zależy od tego, w jaki sposób zamierzamy je wykorzystywać. Inne wskaźniki stosuje się, gdy będą one podgrzewały wodę do mycia, inne, jeśli również wodę w basenie, a jeszcze inne, gdy będą wspomagały działanie instalacji grzewczej. Przykładowo, jeśli instalacja solarna służy do przygotowania wody do mycia, wtedy przyjmuje się 1,5 m2 powierzchni absorbera kolektora płaskiego na osobę zużywająca 50 l/d wody o temperaturze 45 st. C. Zatem w domu zamieszkałym przez 4-osobową rodzinę, wystarczy zamontować panele o łącznej powierzchni 6 m2.

Uwaga! Aby latem nie dochodziło do przegrzania kolektorów, warto zamontować najnowsze modele, np. opróżniane automatycznie, gdy ciepło nie jest odbierane.

Błąd: za mały zasobnik na wodę

Zwykle, gdy słyszymy, że w systemie solarnym należy zastosować zasobnik o pojemności 300 czy 400 l uważamy, że instalator czy projektant niepotrzebnie przewymiarował jego wielkość. W standardowej instalacji grzewczej wystarcza bowiem najczęściej zbiornik o pojemności nieprzekraczającej 150 l (niekiedy 200 l). Zwróćmy uwagę jednak na to, że cała jego pojemność jest ogrzewana przez kocioł, którego moc znacznie przekracza wydajność instalacji solarnej. Zatem kocioł o wiele szybciej podgrzeje wodę do oczekiwanej przez nas temperatury. Ponadto, w zasobniku współpracującym z kolektorami i kotłem, to ostatnie źródło ciepła zasila wyłącznie górną część zasobnika (często jedynie 70-90 l). Z tego powodu, w zimny, pochmurny dzień, gdy nie możliwości pozyskania energii słonecznej, dysponujemy znacznie mniejszą ilością ciepłej wody niż z tradycyjnego zbiornika. Poza tym, gdy zamontujemy mały zasobnik, to podczas wieczornej kąpieli zużyjemy cały zapas wody i jeśli następny dzień również nie będzie słoneczny, wówczas trzeba będzie ją ogrzać za pomocą kotła lub grzałki.

Rozwiązanie:

Dla zapewnienia komfortu kąpieli ważna jest wielkość górnej strefy zasobnika zasilanej przez kocioł grzewczy. Jej pojemność oraz wydajność początkową danego zasobnika (określaną w l/min) odnajdziemy w danych technicznych. Należy tak dobrać oba te parametry, abyśmy mogli wziąć bez problemu kąpiel w wannie lub pod natryskiem. Dlatego, zdaniem fachowców trzeba zamontować zasobnik o pojemności 1,2-2 razy większej niż dobowe zużycie ciepłej wody przez całą rodzinę. Dzięki temu zapewnimy sobie efektywną pracę kolektorów i skuteczną akumulację okresowej nadwyżki energii podczas upalnego lata.

Błąd: cena kolektorów jako najważniejsze kryterium

Montaż kolektorów słonecznych nie sprawia kłopotu doświadczonym firmom wykonawczym. Z roku na rok gotowe zestawy (pakiety) są coraz wygodniejsze w montażu, co skraca czas wykonania pracy. Dlatego należy przede wszystkim zwrócić uwagę na jakość wykonania instalacji. Trzeba bowiem mieć na uwadze, że moc kolektorów słonecznych jest względnie niewielka. Z reguły w dzień słoneczny moc pojedynczego panelu wynosi około 1-1,5 kW. Wartość tę możemy porównać do mocy grzałki elektrycznej umieszczanej w podgrzewaczach wody zasilanych zarówno z kotła, jak i właśnie grzałki. Jej stosunkowo mała moc sprawia, że czas nagrzania wody w zbiorniku wynosił nawet kilka godzin. Podobnie jest z kolektorami słonecznymi. One również mają niewysoką i do tego zmienną moc. Duży wpływ na sprawność systemu solarnego ma też właściwa izolacja termiczna rur z materiału odpornego na działanie czynników atmosferycznych (mrozu, promieni UV).

Rozwiązanie:

Na pewno nie warto stosować gotowych zestawów wyróżniających się na rynku jedynie niską ceną. Ich eksploatacja może okazać się kosztowna, poza tym nie gwarantują bezpiecznego użytkowania. Dlatego, porównując poszczególne rozwiązania, powinniśmy zwrócić uwagę na wspomniane już wcześniej parametry (sprawność optyczną i współczynnik emisji). Jeśli chodzi o wybór rodzaju kolektora, należy kierować się przede wszystkim funkcją, jaką ma on spełniać. Do przygotowania ciepłej wody lub zasilania basenu w ogrodzie czy też zamontowanego w budynku, z reguły stosuje się kolektory płaskie. W okresie od kwietnia do października sprawdzają się one lepiej się niż modele próżniowo-rurowe. Wynika to z ich wyższej sprawności optycznej i mniejszych strat ciepła w tym okresie. Natomiast do wspomagania ogrzewania domu zwykle stosuje się kolektory rurowe (chociaż najnowsze panele płaskie mogą mieć zimą już porównywalną do nich sprawność). Innym ważnym parametrem jest również wartość strat ciepła z zasobnika przeznaczonego do systemu solarnego. Podawana jest ona w instrukcji montażu w kWh/dobę. Przykładowo, jeżeli straty te wynoszą 3 kWh/dobę, wówczas w słoneczny dzień kolektory muszą pracować co najmniej trzy godziny, aby je pokryć. Zatem niepotrzebnie tracimy energię, zamiast wykorzystać ją do podgrzania wody.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Na rynku dostępne są dwa modele kolektorów - płaskie i próżniowo-rurowe.

Płaskie kolektory słoneczne - zgodnie z nazwą pod płaską szybą umieszczony jest absorber, czyli arkusz blachy aluminiowej lub miedzianej z przymocowanym do niego układem rur. Podczas pracy instalacji przepływa w nich płyn solarny przekazujący ciepło z kolektora do zbiornika. Dla zredukowania strat pozyskanej w kolektorach płaskich energii ze słońca, absorber umieszcza się na warstwie izolacji termicznej z wełny mineralnej. Jeśli tylko temperatura wewnątrz kolektora wzrośnie wystarczająco powyżej temperatury wody w zbiorniku, wówczas sterownik uruchamia pompę obiegową, która tłoczy płyn.

Próżniowo-rurowe kolektory słoneczne - najważniejszym ich elementem jest rura osłonowa wykonana ze szkła. Umieszczone są w niej przewody, którymi przepływa płyn solarny (pomiędzy nimi panuje próżnia, stanowiąca bardzo skuteczną izolację termiczną). Gdy słońce przenika do płynu, ogrzewa go. Zwykle dla zwiększenia powierzchni, na którą padają promienie, rurki transportujące płyn są umieszczone w profilu metalowym lub też mają wąski arkusz blachy, który pochłania dodatkowe ilości energii. Większość tych modeli ma też zwierciadło odbijające promienie, które ominęły powierzchnię rury kolektora. Dzięki takim rozwiązaniom stosuje się je np. wtedy, gdy nie można ułożyć paneli od południa.

Uwaga! Szyba pokrywająca kolektor przepuszcza od 91 do nawet 95 proc. promieniowania słonecznego.

Zapisz się na NEWSLETTER. Co tydzień najnowsze wiadomości o budowie, remoncie i wykańczaniu wnętrz w Twojej poczcie e-mail: Zobacz przykład





Skomentuj:

Kolektory słoneczne: planowanie instalacji