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.

Zobacz galerię 1 zdjęcie

Autor: Wiktor Greg

Kolektory próżniowe, wyposażone w specjalnie ukształtowane doświetlające zwierciadło paraboliczne zamontowane pod baterią rur, mogą pozyskiwać więcej promieniowania słonecznego, pod warunkiem zachowania ich czystości. Narażone na wpływ warunków zewnętrznych zwierciadła ulegają jednak stosunkowo szybkiemu zabrudzeniu, a z czasem korozji.

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°.

• Przeczytaj także: Falownik - serce instalacji fotowoltaicznej. Jaki wybrać?

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.

WIDEO: Kolektory słoneczne - dlaczego warto zadbać o serwis instalacji solarnej

Instalacja solarna: 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.