Kiedy instalacja słoneczna zaspokoi zapotrzebowanie na ciepło

Wielkość kolektorów słonecznych musi być taka, by w jak największym stopniu pokrywały zapotrzebowanie na ciepło, ale jednocześnie nie wytwarzały jego nadwyżek. Podpowiadamy, jak prawidłowo zaplanować instalację słoneczną.

Instalacja słoneczna jest kosztowna, więc nie wykonuje się jej na zapas. Precyzyjne obliczenia są dość skomplikowane (ułatwiają je programy komputerowe). W przypadku niewielkich instalacji do domów jednorodzinnych, w których podgrzewane jest do 500 l wody, duża dokładność nie jest niezbędna do prawidłowego doboru urządzeń, dlatego obliczenia zwykle przeprowadza się, korzystając z gotowych tabel lub wykresów, przy pewnych założeniach upraszczających.

Ponieważ metoda obliczeń nie jest znormalizowana, różni producenci mogą sugerować nieco inne założenia. Uzyskany wynik i tak trzeba dopasować do parametrów dostępnych na rynku  urządzeń (powierzchni kolektorów, pojemności zasobników), oraz zasobności portfela.

Instalacja słoneczna dobrze zaplanowana

Za optymalne uznaje się założenie, że kolektory zaspokoją 50-70% rocznego zapotrzebowania na ciepło do podgrzewania wody użytkowej, przy czym latem powinny móc dostarczać 100% potrzebnej energii. Jest to punkt wyjścia do zwymiarowania elementów instalacji.Ustalenie jej parametrów przeprowadza się w następującej kolejności.

1. Obliczenie pojemności zasobnika na ciepłą wodę.
2. Określenie orientacyjnej powierzchni kolektorów.
3. Dopasowanie jej do usytuowania i kąta nachylenia powierzchni absorbera.
4. Dobór liczby kolektorów o określonej powierzchni.
5. Dobór pozostałych elementów instalacji (pompy, armatury, elementów automatyki).

Pojemność zasobnika zależy od liczby osób korzystających z ciepłej wody i tego, ile potrzebują jej każdego dnia. Przyjmuje się, że w domu lub mieszkaniu o podstawowym standardzie jest to dziennie minimum 40 l wody o temperaturze 45°C, a jeśli standard ma być wysoki – nawet 80 l. Objętość zasobnika solarnego powinna się mieścić między 1,2 a 1,8 dziennego zapotrzebowania. A zatem wzór na obliczenie pojemności zasobnika wygląda tak:
pojemność zasobnika = 1,2÷1,8 x liczba osób x dzienne zapotrzebowanie na ciepłą wodę jednej osoby
W przypadku rodziny czteroosobowej otrzymujemy:

1,2÷1,8 x 4 x 40÷80 l = 192÷576 l

Jeżeli zadowoli nas najniższy standard (jesteśmy w stanie oszczędnie gospodarować ciepłą wodą), wystarczy nam zasobnik o pojemności 200 l.­ Gdy nie chcemy się ograniczać, powinniśmy zainwestować w taki, który pomieści około 500 l wody. Jednocześnie  trzeba brać pod uwagę, że w przypadku wyposażenia łazienki w wannę z hydromasażem pojemność zasobnika powinna wynosić co najmniej 300-500 l (w zależności od wielkości wanny), nawet gdy w domu mieszka tylko jedna osoba.

Wpływ usytuowania na powierzchnię kolektorów słonecznych

Wymagana powierzchnia absorbera zależy między innymi od ustawienia kolektorów względem stron świata. Jest ona najmniejsza, gdy są skierowane dokładnie na południe. Nachylenie ma mniejsze znaczenie.

Dobór powierzchni solarów 

Określa się ją przy założeniu najkorzystniejszych warunków ich pracy, to znaczy skierowania powierzchni absorbera dokładnie na południe i pochylenia pod kątem umożliwiającym padanie promieni słonecznych prostopadle do jego powierzchni – w naszej szerokości geograficznej oznacza to około 40°.

Jeżeli nie ma możliwości zamontowania kolektorów słonecznych tak, by te warunki były spełnione, konieczne jest skorygowanie ich powierzchni.­ W zależności od tego, jak duża jest odchyłka, trzeba zastosować odpowiednio większe kolektory. Dane niezbędne do określenia ich powierzchni dostarczają producenci – zależą one od konstrukcji kolektora. Niestety, niemożność usy- tuowania kolektorów w optymalnym położeniu niekorzystnie odbija się na opłacalności inwestycji, bo większa powierzchnia absorbera to większy wydatek. W niektórych przypadkach zastosowanie kolektorów płaskich może być zdecydowanie mniej opłacalne niż droższych rurowych, które są w stanie pozyskiwać więcej energii, gdy ich płaszczyzna (płaszczyzna baterii rur, a nie absorbera, bo w tym wypadku ten nie jest płaszczyzną) nie może być skierowana na południe pod właściwym kątem.

Liczba kolektorów słonecznych

Gdy już znana nam jest niezbędna powierzchnia kolektorów, pozostaje zdecydować, ile sztuk kupujemy. Rzadko się zdarza, by całkowita wielokrotność powierzchni absorbera kolektorów, które nas interesują, odpowiadała dokładnie naszym potrzebom. Pojedynczy kolektor płaski może mieć na przykład 2,2 m2. Gdy z obliczeń wynika powierzchnia 5 m2, trzeba zdecydować, czy kupić trzy kolektory o łącznej powierzchni 6,6 m2, czy dwa o powierzchni 4,4 m2. Jeżeli nas na to stać, wybieramy więcej kolektorów. Jeśli nie, pozostaje zadowolić się mniejszą powierzchnią i nieco mniejszymi zyskami energii, pocieszając się, że w przeliczeniu na pieniądze rezygnujemy z oszczędności na kosztach ogrzewania w kwocie mniejszej niż sto złotych rocznie. Dobór pozostałych elementów systemu – pompy, naczynia wzbiorczego, armatury i innych akcesoriów – to zadanie dla instalatora.

Piotr Laskowski, Redaktor naczelny