| muratordom.pl » Instalacje » Kolektory, pompy ciepła » Instalacja kolektorów słonecznych i najważniejsze zasady korzystania z solarów

Instalacja kolektorów słonecznych i najważniejsze zasady korzystania z solarów

Właściwy montaż kolektorów słonecznych ma istotny wpływ na wydajność kolektora, czyli na to, ile energii uda się pozyskać ze słońca. Ważny jest kąt nachylenia kolektora, jak i miejsce jego instalacji. Podpowiadamy również, jakich zasad eksploatacyjnych należy przestrzegać, aby instalacja solarna nie uległa zniszczeniu.

Kąt nachylenia kolektorów słonecznych

Wybierając miejsce montażu kolektora słonecznego, trzeba pamiętać o zachowaniu takiego kąta ich nachylenia w stosunku do powierzchni ziemi, przy którym pochłanianie energii słonecznej będzie maksymalne. Oznacza to, że kąt padania promieniowania słonecznego na absorber powinien być jak najdłużej prostopadły. Zaleca się, aby kolektory były nachylone do poziomu pod kątem α = β ±15°, gdzie β oznacza szerokość geograficzną.

Dlatego w Polsce,­ której obszar znajduje się między­ 49 a 55° szerokości geograficznej,­ nachylenie kolektorów powinno wynosić od 34 do 70°. Z praktyki wynika, że najefektywniej w skali jednego roku działają ustawione pod kątem 40°. Jeżeli nachylenie kolektorów można zmieniać, latem najbardziej efektywnie będą pracowały ustawione pod kątem 30, a zimą 60°.

Miejsce montażu kolektorów

Ważne też jest, aby powierzchnia kolektora była skierowana na południe ze znaczną jednak tolerancją ± 45°. Przy większym odchyleniu wydajność kolektora słonecznego obniża się już zauważalnie. Dlatego zaleca się montowanie kolektorów płaskich i próżniowych na połaci dachu lub jako wolno stojące od strony południowej.

Niektóre typy kolektorów próżniowych pozwalają na montaż bez konieczności zapewnienia minimalnego i maksymalnego dopuszczalnego nachylenia wynikającego ze względów eksploatacyjnych. Może być to więc montaż na elewacji budynku lub też płasko na dachu poziomym. Kąt ustawienia absorbera może być dodatkowo regulowany poprzez obrót rur próżniowych w tego typu kolektorach słonecznych.

Kolektory najczęściej umieszcza się na dachu od strony południowej, bo jest najbardziej nasłoneczniona i korzystna pod względem ilości padającego na nią promieniowania słonecznego. Jeśli płaszczyzny dachu są zorientowane w kierunku wschód – zachód, można zastosować dwie oddzielne baterie kolektorów pracujące wówczas naprzemiennie, bądź też można zwiększyć baterię kolektorów zainstalowanych na jednej połaci – najlepiej zachodniej, aby zrekompensować niekorzystne ustawienie względem promieniowania słonecznego.

Kolektor wypełniony cieczą ma pewną masę, więc konstrukcja dachu musi mieć odpowiednią wytrzymałość. W przypadku montażu kilku kolektorów może być konieczne wykonanie dodatkowej konstrukcji wsporczej lub – w nowych domach – dostosowanie projektu konstrukcyjnego dachu. Często zapomina się o tym, że kolektor to tylko urządzanie i wymaga zapewnienia swobodnego dostępu do niego na wypadek awarii. Taki dostęp serwisowy jest niezbędny i montując kolektor słoneczny, trzeba go uwzględnić.

Zabezpieczenie kolektora i instalacji

Ponieważ czynnik grzewczy zmienia temperaturę, jego objętość w układzie także ulega zmianie. Aby zapobiec ubytkom czynnika z zamkniętego obiegu solarnego, należy stosować naczynia wzbiorcze z membraną odporną na wodę lub glikol (muszą mieć odpowiednie dopuszczenia).

Oprócz tego instalacja jako układ ciśnieniowy musi być chroniona zaworem bezpieczeństwa, jednak dla prawidłowo dobranej wielkości naczynia wzbiorczego, ciśnienie w instalacji nie powinno przekraczać dopuszczalnego, aby nie dopuścić do zadziałania zaworu bezpieczeństwa i powstawania ubytków czynnika z układu.

Sam kolektor musi mieć obudowę wytrzymałą na zmienne warunki atmosferyczne, w tym również szybę odporną na naciski zalegającego śniegu czy też opady gradu. Zamocowanie kolektora musi być na tyle solidne, aby w czasie silnych wiatrów nie dopuścić do jego poluzowania czy też przemieszczenia. W szczególności dotyczy to sytuacji montażu kolektorów na stelażach, gdzie siły oddziaływania wiatru będą największe.

WARTO WIEDZIEĆ

Czy kolektor słoneczny zawsze działa?

Kolektory słoneczne wykorzystują zarówno promieniowanie bezpośrednie, jak i rozproszone. Latem 54% ogółu promieniowania stanowi bezpośrednie, zimą przeważa rozproszone – jest go aż 70%. Udział składowych w promieniowaniu całkowitym zmienia się także w ciągu dnia. W grudniu maksymalna wartość natężenia promieniowania przypadającego na powierzchnię nachyloną wynosi około 80 W/m2, w kwietniu i wrześniu około 350, a w czerwcu 600 W/m2 i więcej. Kolektor zaczyna zamieniać energię słoneczną w cieplną po przekroczeniu progowej wartości promieniowania, która zależy od jego konstrukcji.

W kolektorach z samym absorberem, bez osłony, wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego wynosi około 210 W/m2, w takich z pokryciem szklanym, zależnie od liczby osłon, 70-90 W/m2. Zastosowanie powłok selektywnych na absorberze pozwala na obniżenie progu do 50 W/m2.

W przypadku kolektorów próżniowych wartość progowa natężenia promieniowania jest jeszcze niższa i wynosi zaledwie 20 W/m2. Porównanie wartości progowych działania kolektorów z wartością promieniowania w danym miesiącu pozwala określić – przynajmniej teoretycznie – czy dany kolektor będzie działał w tym okresie.

Kiedy woda, kiedy glikol

Najprostszym i najbardziej efektywnym czynnikiem pośredniczącym w przekazywaniu energii między słońcem a zasobnikiem jest woda, ponieważ koszty napełnienia nią instalacji są znikome i ma największą pojemność cieplną w jednostce objętości (do przekazania tej samej ilości energii jest potrzebna najmniejsza objętość). Niestety woda zamarza w temperaturze 0°C, dlatego przed nadejściem zimy instalację należy z niej opróżnić. Takie rozwiązanie może być więc wykorzystywane w domach letniskowych i innych budynkach użytkowanych jedynie wiosną i latem.

Lepsze pod tym względem są płyny, które przy odpowiednim stężeniu nie zamarzają zimą. Rozwiązania z płynami niezamarzającymi są jednak droższe ze względu na koszt samego płynu, a także elementów instalacji, które muszą być odporne na jego działanie. Takie płyny mają też większą lepkość niż woda, więc większe muszą być również średnice przewodów albo wysokość podnoszenia pompy. Płyny niezamarzające mają mniejszą pojemność cieplną niż woda, zatem objętość czynnika w instalacji musi być większa.

Mieszaniny wody i glikolu są także silnie korozyjne dla metalowych instalacji. Dlatego najlepsze są gotowe roztwory glikolu, które zawierają inhibitory korozji i biocydy zapobiegające namnażaniu się bakterii i glonów w instalacji. Instalacje wypełnione roztworami szkodliwymi lub toksycznymi (na przykład glikolem etylenowym) muszą być wykonane w taki sposób, aby w razie przebicia wężownicy w zasobniku nie nastąpiło skażenie wody użytkowej.

Przepisy sanitarne zabraniają stosowania rozwiązań, w których substancje szkodliwe dla zdrowia mogłyby się przedostać do wody pitnej. W związku z tym jest wymagany układ wodny pośredniczący w wymianie ciepła między obiegiem glikolowym (olejowym) a obiegiem wody pitnej lub zastosowanie wymiennika o podwójnym płaszczu.

Glikol propylenowy nie ma szkodliwych właściwości. Jednak trzeba zwrócić uwagę na to, czy dodane do niego inhibitory korozji i inne związki nie są toksyczne. Najlepiej, jeśli producent płynu pisemnie potwierdza, że nie jest on niebezpieczny.

Zgodnie z obowiązującym prawem każdy producent substancji chemicznych powinien mieć Kartę Charakterystyki Preparatu Niebezpiecznego dla oferowanych przez siebie wyrobów. Znajdują się w niej informacje o wymaganych procedurach bezpieczeństwa przy użytkowaniu preparatu.

Dodatkowo na doprowadzeniu wody zimnej należy stosować zabezpieczenia antyskażeniowe uniemożliwiające powrót wody z obiegu solarnego do instalacji wody zimnej.­ Najprostszym jest zawór zwrotny. Wykorzystywane są również wymienniki o podwójnym płaszczu – przebicie jednego płaszcza powoduje uruchomienie alarmu. Zabezpieczenie przed przedostaniem się płynu do wody użytkowej niestety podwyższa koszty instalacji.

WAŻNE

Co warto wiedzieć o glikolu

Pamiętaj, że cząsteczki glikolu są zdecydowanie mniejsze od cząstek wody i dzięki temu mają lepsze właściwości penetrujące. Szczelna instalacja, w której znajdowała się woda, może nagle przeciekać po napełnieniu jej roztworem wodnym glikolu.

Średni zalecany czas użytkowania glikoli w instalacjach wynosi pięć lat, po czym należy je wymienić, pamiętając jednak o tym, że nie wolno ich spuszczać do kanalizacji. Firmy sprzedające roztwory glikolowe oferują odbiór zużytego płynu.

Czynnik chłodniczy powinien mieć możliwie wysoką temperaturę wrzenia, ponieważ w czasie, gdy kolektor jest niewykorzystywany, temperatura w nim może wzrosnąć nawet do 190°C. Temperatura wrzenia glikoli wynosi 100-115°C, a w praktyce gdy instalacja pracuje z nadciśnieniem, wrzenie następuje dopiero przy 140-150oC

Przeczytaj dodatkowo:
Ogrzewanie domu pompą ciepła na działce bez...

Jednym z nowoczesnych sposobów ogrzewania domu jest instalacja z pompą ciepła. Najbardziej popularne...

Nowoczesne Instalacje

Chcesz być na bieżąco z nowymi technologiami i rozwiązaniami instalacyjnymi stosowanymi w domach...

Jakie powinny być spełnione warunki, żeby...

Pompy ciepła typu solanka-woda, wykorzystujące do ogrzewania domu i wody odnawialną energię z gruntu, to...

Dom ekologiczny z instalacją solarną i pompą...

Słońce należy do najbardziej wydajnych i bezpiecznych dla środowiska źródeł energii. Potrafimy...

Pompa ciepła typu powietrze-woda. Sprawdź, jak...

Pompy ciepła typu powietrze-woda to doskonałe rozwiązanie w przygotowaniu ciepłej wody użytkowej. To wydajne,...

Pompa ciepła – zalety, koszty, zasady działania...

Dowiedz się, jakie zalety posiada pompa ciepła. Poznaj zasady działania tego typu systemów grzewczych...

Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody ZPR Media S.A.. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody ZPR Media S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.