Kolektory słoneczne do istniejącej instalacji grzewczej

2018-06-03 21:59 Piotr Laskowski
Gdzie zamontować kolektory słoneczne
Autor: Andrzej Szandomirski Ilość energii pozyskanej przez kolektory zależy od ich odpowiedniej orientacji względem słońca. Najlepiej umieścić je na stromej połaci dachu o orientacji południowej lub południowo-zachodniej.

Zanim zdecydujesz się na solary, czyli kolektory słoneczne, sprawdzić czy będą dobrze współpracować z instalacją grzewczą. W domach jednorodzinnych ciepło do instalacji c.o. i c.w.u. dostarczają najczęściej kotły gazowe lub na paliwa stałe. Dzięki kolektorom słonecznym włączonym do instalacji wytwarzanie go może się stać bardziej ekologiczne, tańsze, a często także wygodniejsze.

Jeszcze parę lat temu budujący raczej nie myśleli o możliwości zamontowania w swoim domu kolektorów słonecznych i nie przygotowywali do tego instalacji grzewczej. Jak teraz poradzić sobie z ich połączeniem? Jest na to kilka sposobów. Montaż instalacji to końcowy etap budowy, na którym fundusze przeznaczone na inwestycję zwykle się już kończą. Przeważnie robi się więc to, co niezbędne, i niewiele przy tym myśli o przyszłych wydatkach na eksploatację. Pomysł na dołączenie kolektorów słonecznych do istniejących instalacji często pojawia się dopiero później. Zazwyczaj chodzi o ograniczenie wydatków na energię, a niekiedy także - w przypadku korzystania z kotłów na paliwa stałe – o komfort korzystania latem z ciepłej wody (bez konieczności absorbującej obsługi kotła). Nierzadko bodźcem do zakupu kolektorów słonecznych staje się możliwość korzystnego sfinansowania ich zakupu.

Ile zamontować kolektorów słonecznych?

W instalacji przetwarzającej energię słoneczną na ciepło do podgrzewania wody dla przeciętnej rodziny potrzebne są co najmniej dwa lub trzy kolektory, zasobnik, grupa solarna, sterownik. Do tego należy doliczyć wydatki na ich montaż i uruchomienie. W sumie na inwestycję trzeba przeznaczyć 10-20 tys. zł, w zależności od jej wielkości oraz jakości i marki zastosowanych elementów. Taka kwota często odstrasza potencjalnych inwestorów, dlatego powstają rozmaite programy dające możliwość skorzystania z dotacji ze środków publicznych na sfinansowanie inwestycji.

Wideo: jakie wybrać kolektory słoneczne

Rozwijamy nasz serwis dzięki wyświetlaniu reklam.

Blokując reklamy, nie pozwalasz nam tworzyć wartościowych treści.

Wyłącz AdBlock i odśwież stronę.

Kolektory słoneczne do podgrzewania wody użytkowej

W naszej szerokości geograficznej słońce grzeje przyzwoicie od marca do października, a naprawdę intensywnie jedynie w miesiącach letnich (czerwiec-wrzesień). Najlepszy dla kolektorów czas pracy przypada więc w okresie poza sezonem grzewczym, który trwa w Polsce od października do kwietnia. Ale ciepłej wody do mycia potrzebujemy przez okrągły rok i dlatego kolektory słoneczne wykorzystuje się głównie do jej przygotowywania.

Pobór wody nie jest równomierny przez całą dobę. Największe zapotrzebowanie na nią jest zwykle rano, po przebudzeniu domowników (a więc po nocy, podczas której słońce nie świeci) i w porze wieczornych kąpieli (zwykle po zachodzie słońca), więc nie pokrywa się z okresem największych zysków od nasłonecznienia. Dlatego instalacja musi być wyposażona w duży i dobrze zaizolowany termicznie podgrzewacz pojemnościowy (zasobnik), w którym woda będzie podgrzewana ciepłem dostarczanym z kolektorów i w nich magazynowana. Trzeba także przewidzieć możliwość dogrzewania jej przez inne źródło ciepła, ale układ powinien być dobrany w taki sposób, aby nie musiało się ono odbywać regularnie, lecz jedynie w razie niespodziewanego zwiększenia rozbioru ciepłej wody, długotrwałego niedostatku promieniowania słonecznego lub konieczności okresowego zwiększenia temperatury wody w instalacji w celu jej zdezynfekowania.

kolektory słoneczne z rurką ciepła
Autor: Andrzej T. Papliński Sprawność kolektorów z rurką ciepła jest wyższa niż próżniowych z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego. Różnica może sięgać nawet 20%

Kolektory słoneczne: ogrzewanie i przygotowywanie c.w.u.

To rozwiązanie mało popularne w naszych warunkach klimatycznych ze względu na wspomnianą już rozbieżność między okresem największego zapotrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń (zima), a porą jej największej podaży (lato). W takich skojarzonych układach możliwe jest odbieranie z kolektorów nawet do 1000 kWh energii na metr kwadratowy ich powierzchni, podczas gdy w dobrych instalacjach przeznaczonych jedynie do podgrzewania wody użytkowej z kolektorów udaje się „wycisnąć” nie więcej niż połowę tej ilości energii. Nawet jeśli kolektory słoneczne są w stanie dostarczyć więcej ciepła, latem nie udaje się go spożytkować. Kiedy nie jest odbierane, płyn solarny zaczyna wrzeć, co powoduje wzrost ciśnienia w instalacji i w konsekwencji ubytki oraz szybkie niszczenie płynu solarnego. Instalacja musi więc być bardziej skomplikowana (zwłaszcza układ sterowania), a zatem droższa. Za to dzięki produkcji większej ilości energii nakłady na inwestycję mają szansę szybciej się zwrócić.

Sprawdź też: instalacja fotowoltaiczna - ile kosztuje >>>

Instalacja c.o. umożliwiająca wykorzystanie energii z kolektorów słonecznych powinna być niskotemperaturowa. Czyli najlepiej, by było to ogrzewanie podłogowe (lub inne płaszczyznowe) o jak najniższej temperaturze zasilania. Do tego dom powinien być bardzo dobrze zabezpieczony przed stratami ciepła. W już istniejącym konieczne byłyby kosztowne zmiany - solidna termomodernizacja i zapewne także duża modyfikacja instalacji grzewczej. Ostateczny zysk z takiej inwestycji może się wtedy okazać niezadowalający.

Instalacja solarna "od nowa"

Może się zdarzyć, że instalacja ciepłej wody w naszym domu wymaga generalnego remontu. Wówczas modyfikowanie jej w celu dołączenia instalacji słonecznej nie ma sensu. Lepiej kupić typowy zestaw solarny z zasobnikiem biwalentnym i wykonać całą instalację od nowa. Chyba że korzystamy wyłącznie z ogrzewania elektrycznego i nie mamy kotła grzewczego, który mógłby współpracować z zasobnikiem. Wtedy zasobnik biwalentny nie jest nam potrzebny, a urządzeniem ogrzewającym wodę, gdy brakuje energii słonecznej, może być grzałka elektryczna. Takie rozwiązanie jest proste i niedrogie, ale warto pamiętać, że za ogrzewanie wody energią elektryczną trzeba płacić więcej niż za ciepło wytwarzane przez kocioł grzewczy.

Gdzie i jak je zamontować kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne płaskie i próżniowe z rurką ciepła najlepiej umieścić na połaci dachu lub konstrukcji wsporczej ustawionej na gruncie albo przymocowanej do elewacji budynku w taki sposób, by były zwrócone na południe i nachylone pod kątem mniej więcej 40o do powierzchni ziemi. Jeśli mają być odchylone o więcej niż 15o na wschód lub zachód od kierunku południowego, ich powierzchnia powinna być nieco zwiększona. Kolektory słoneczne rurowe próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego
można zamocować także pionowo bądź poziomo na elewacji, byleby słońce docierało do nich co najmniej przez sześć godzin dziennie. Kąt nachylenia płaskich absorberów w rurach kolektorów próżniowych można niekiedy zmieniać i wtedy latem najlepiej ustawić je pod kątem 30o, a zimą 60o.

Kolektory słoneczne można zamocować na konstrukcji poruszanej przez siłowniki, wtedy ich położenie się zmienia automatycznie tak, żeby jak najdłużej były skierowane w stronę słońca. Takie rozwiązanie jest jednak drogie i przez to na ogół nieopłacalne.

Ponieważ wypełnione cieczą kolektory sporo ważą, zanim zamontuje się je na dachu, trzeba sprawdzić jego wytrzymałość. Zwłaszcza gdy jest to dach domu wybudowanego przed kilkunastoma czy kilkudziesięcioma laty. W razie wątpliwości należy wykonać dodatkową konstrukcję wsporczą. Bez względu na usytuowanie kolektorów trzeba zadbać o to, aby był do nich łatwy dostęp umożliwiający – w razie potrzeby – przegląd lub naprawę urządzeń.

Kolektory słoneczne do istniejącej instalacji
Autor: Andrzej Szandomirski Gdy kolektory „dokłada się” do istniejącej instalacji, można zostawić stary zasobnik i doprowadzić do jego wężownicy instalację z kolektorów, jednak lepszy jest zasobnik z dwiema wężownicami – jedną zasilaną z kolektorów, drugą – z kotła. Dla czteroosobowej rodziny powinien mieć pojemność co najmniej 300 l

Inne elementy instalacji solarnej: zasobnik

Oprócz kolektorów słonecznych w instalacji solarnej potrzebne są jeszcze inne elementy. Przede wszystkim duży zasobnik
na wodę, ale także pompa obiegowa wymuszająca przepływ czynnika w obiegu solarnym, armatura zabezpieczająca instalację przed wzrostem ciśnienia w wyniku nadmiernego nagrzania się oraz układ sterowania składający się z regulatora i czujników
temperatury. Można je zwykle kupić w komplecie z kolektorami.

  • Intalacja solarna: zasobnik

Jest konieczny do magazynowania zapasu podgrzanej wody ze względu na przesunięcie w czasie między porą największej wydajności kolektorów (w godzinach 9.00-15.00) a czasem maksymalnego zapotrzebowania na ciepłą wodę (7.00-9.00, 13.00-16.00 i 19.00-22.00). Musi także umożliwiać podgrzanie wody inaczej niż ciepłem z kolektorów, gdy cała zgromadzona w nim woda zostanie zużyta. Przyjmuje się, że w przypadku wykorzystywania kolektorów do podgrzewania wody użytkowej pojemność zasobnika powinna być od półtora raza do dwóch razy większa od jej przewidywanego dziennego zużycia, które przeciętnie wynosi 50 l na osobę (wody o temperaturze 45oC). Dobrze jest też uwzględnić pewien zapas. Jeśli w instalacji, do której zamierzamy dołączyć kolektory, mamy zasobnik o wystarczającej pojemności (co najmniej 200 l dla nie więcej niż trzech osób korzystających z wody) i w dobrym stanie, możemy odłączyć go od kotła i połączyć jego wężownicę z instalacją transportującą czynnik grzewczy z kolektorów (roztwór glikolu). Ważne jest, żeby zasobnik był ustawiony pionowo, a wężownica znajdowała się w jego dolnej części. Oprócz tego powinniśmy jeszcze zamontować w tym zasobniku grzałkę elektryczną, która będzie podgrzewać wodę, gdy nie wystarczy do tego energii słonecznej. Ponieważ jednak energia elektryczna jest wyraźnie droższa od wytwarzanej z gazu czy tym bardziej węgla, dogrzewanie wody w okresach większego zapotrzebowania na nią albo gorszej pogody będzie drogie.

Warto zatem rozważyć wymianę zwykłego zasobnika na tak zwany biwalentny, czyli wyposażony w dwie wężownice, z których jedną można zasilać ciepłem z kolektorów, a drugą – połączyć z kotłem. Taki zasobnik jest wprawdzie droższy od zwykłego (z jedną wężownicą), ale w okresach zmniejszonej podaży ciepła z kolektorów jest w stanie zapewnić komfortowe korzystanie z ciepłej wody za cenę nie wyższą niż dotychczas. Konstrukcja zasobników solarnych zapewnia odpowiedni rozkład temperatury zgromadzonej w nich wody (cieplejsza zbiera się na górze, chłodniejsza – na dole), dzięki czemu, gdy temperatura kolektorów jest niska, woda dłużej odbiera ciepło z instalacji solarnej. Zasobnik dla czteroosobowej rodziny nie powinien być mniejszy niż 250 l. Producenci zwykle oferują zestawy kolektorów słonecznych z zasobnikami pasującymi do nich pojemnością. Gdy instalacja ma być wykorzystywana także do ogrzewania pomieszczeń, czyli również zimą, pojemność zasobnika powinna być większa. Opinie fachowców o tym, jak duża, są jednak bardzo różne. Przyjmuje się od blisko 50 do ponad 150 l na 1 m2 ogrzewanej powierzchni.

Jeżeli zasobnik będzie zbyt duży, przy niewielkim natężeniu promieniowania woda w nim nie osiągnie wymaganej temperatury, więc energia dostarczona z kolektorów się zmarnuje. Kiedy będzie za mały, też będzie się marnować, ale wtedy, gdy słońce będzie grzało bardzo intensywnie (na przykład latem), bo woda w zasobniku szybko osiągnie maksymalną temperaturę i odbiór ciepła z kolektorów zostanie wstrzymany, żeby się nie zagotowała.

  • Instalacja

To dwie miedziane rury transportujące płyn solarny z kolektorów do zasobnika i z powrotem. Powinny być poprowadzone jak najkrótszą drogą od kolektorów do kotłowni (pomieszczenia z zasobnikiem) i zaizolowane, aby ograniczyć do minimum straty ciepła. Przejścia rur przez elementy konstrukcyjne i ocieplenie dachu muszą być starannie zabezpieczone z tego samego powodu. W instalacji solarnej musi być pompa obiegowa wymuszająca przepływ czynnika grzewczego (roztworu glikolu). Potrzebne jest też naczynie wzbiorcze, które niwelowałoby zmiany objętości roztworu glikolu pod wpływem zmian jego temperatury i zabezpieczało w ten sposób instalację solarną przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Gdyby jednak do niego doszło, płyn musi mieć możliwość wydostania się z instalacji, co ma mu zapewnić zawór bezpieczeństwa otwierający się po przekroczeniu określonej wartości ciśnienia w instalacji.

System sterowania intalacją solarną w domu

Aby zysk z zainstalowania kolektorów słonecznych był jak największy, kiedy tylko warunki atmosferyczne na to pozwalają, ciepło powinno być czerpane z instalacji solarnej, a dopiero wtedy, gdy słońce nie grzeje dostatecznie intensywnie, żeby podgrzać wodę w zasobniku do wymaganej temperatury, powinno się włączać drugie – konwencjonalne źródło ciepła. O tym, kiedy ciepło ma być dostarczane z kotła zamiast z kolektorów, decyduje regulator solarny na podstawie sygnałów z połączonych z nim czujników temperatury. W praktyce jego działanie polega na włączeniu pompy wymuszającej obieg wody grzewczej przez wężownicę połączoną z kotłem i zatrzymanie tej, która tłoczy roztwór glikolu przez kolektory, albo odwrotnie – wstrzymaniu przepływu w obiegu kotła i uruchomieniu obiegu glikolu. Regulator zabezpiecza także kolektory przed nadmiernym wzrostem temperatury. Może również być wykorzystany do sterowania funkcją odśnieżania kolektora. Wystarczy, że w odpowiednim momencie uruchomi przepływ glikolu ogrzanego w zasobniku. Ten rozgrzeje kolektor i stopi śnieg. Jeżeli wybierzemy instalację solarną tego samego producenta co kocioł, regulator solarny najprawdopodobniej będzie współpracował z regulatorem kotła.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Pozostałe podkategorie
KOMENTARZE