Solary na wodę w praktyce. Kolektory słoneczne do przygotowania ciepłej wody
Solary na wodę w praktyce, czyli solarne ogrzewanie jako sposób na tanią ciepłą wodę. Promieniowanie słoneczne to źródło darmowej energii, którą dzięki kolektorom można wykorzystywać, np. do podgrzewania wody na potrzeby domowe. Zobacz, jak to wygląda w praktyce i na czym polega działanie kolektorów słonecznych.
Alternatywą dla konwencjonalnych urządzeń grzewczych są także kolektory słoneczne podgrzewające wodę darmową energią promieniowania słonecznego. Wykorzystuje się je przede wszystkim do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Solarne ogrzewanie, a raczej podgrzewanie wody się opłaca. Montując solary na wodę w okresie od kwietnia do października można w ok. 70% zaspokoić potrzeby związane z ogrzaniem ciepłej wody użytkowej.
Jak zbudowane są kolektory słoneczne?
W budownictwie jednorodzinnym zwykle stosuje się kolektory płaskie. Mogą być one dwojakiego rodzaju: powietrzne lub cieczowe. Do współpracy z układami grzewczymi stosuje się kolektory cieczowe. W kolektorach cieczowych ogrzany czynnik roboczy, czyli woda, przepływa do wymiennika woda-woda i tam przekazuje ciepło.
Kolektor słoneczny jest zbudowany – w pewnym uproszczeniu – z odpowiednio ukształtowanej cienkiej rurki (lub wielu rurek) i absorbera, czyli dobrze przewodzącej ciepło cienkiej płyty. Stosunkowo duża powierzchnia absorbera i selektywna powłoka, którą jest pokryty, zapewniają bardzo dobre pochłanianie energii słonecznej i szybkie nagrzewanie się rurek, a konkretnie wypełniającej je cieczy. Ciecz musi mieć niską temperaturę krzepnięcia, żeby zimą nie zamarzała, więc w naszym klimacie zamiast wodą, rurki wypełnia się roztworem glikolu.
Jest jeszcze obudowa ograniczająca straty ciepła do otoczenia: w kolektorach tak zwanych płaskich – w postaci zaizolowanej od spodu skrzynki, a w rurowych – w formie szklanych rur z wytworzoną wewnątrz próżnią, osobnych dla każdej pojedynczej rurki z cieczą.
Gdzie zainstalować solary na wodę?
Z oczywistych względów kolektory słoneczne umieszcza się na południowej połaci dachu. Najczęściej cały system wykorzystywania energii słonecznej instaluje się w istniejącym domu. Solary na wodę montuje się wtedy na specjalnych wspornikach ponad dachem, w odległości około 15 cm od połaci dachu pochyłego. Podobnie na dachu płaskim: tam ustawia się je na specjalnych stojakach, pamiętając o właściwym kącie i kierunku.
Każdy metr kwadratowy kolektora waży około 35 kg – konstrukcja dachu musi mieć więc odpowiednio dużą wytrzymałość. Do kolektora musi być swobodny dostęp, by w razie potrzeby można go było umyć lub naprawić. Jeśli kolektorów nie da się zainstalować na dachu, można je ustawić na gruncie przy budynku, na stojakach lub specjalnie ukształtowanej skarpie ziemnej.
Przeczytaj także: Falownik - SERCE instalacji fotowoltaicznej. Jaki wybrać?
Efektywność kolektorów słonecznych a kąt ich nachylenia
Ilość energii słonecznej docierającej do kolektorów zależy przede wszystkim od pogody, ale w dużym stopniu także od ustawienia kolektorów względem stron świata i ich nachylenia.
Płaska powierzchnia absorbująca promieniowanie słoneczne powinna być skierowana na południe i nachylona pod kątem 30-50° do płaszczyzny poziomej – jeśli kolektory mają dostarczać ciepło do podgrzewania wody użytkowej od wiosny do jesieni, albo 50-70° – jeżeli mają działać zimą. Mały kąt nachylenia – około 20° – sprawdzi się jedynie w przypadku kolektorów wykorzystywanych do podgrzewania wody głównie latem, na przykład w odkrytym basenie.
Kolektory skierowane dokładnie na południe można umieścić nawet zupełnie pionowo. To wprawdzie zmniejszy ich efektywność latem, ale także ograniczy ryzyko przegrzewania przy braku odbioru ciepła.
Zagrożenie dla efektywności kolektorów
Sporym zagrożeniem dla efektywności kolektorów może być zacienienie, więc wybrane na nie miejsce powinno być pod tym kątem starannie zweryfikowane, najlepiej latem, kiedy cień rzucany przez sąsiadujące obiekty jest najdłuższy.
Kolektory rurowe mają mniejsze wymagania odnośnie do miejsca instalacji. Niektóre mogą pracować nawet przymocowane pionowo na elewacji
Solary na wodę - efektywność i opłacalność inwestycji
Płyn krążący w instalacji solarnej, nagrzany w wystawionym na działanie słońca kolektorze, przekazuje energię wodzie w wymienniku (podgrzewaczu) solarnym, podobnym do standardowego wymiennika współpracującego z kotłami, ale wyposażonym w większą wężownicę, żeby wymiana ciepła mogła się odbywać przy jak najmniejszej różnicy temperatury glikolu i wody.
Pojemność zasobnika powinna być na tyle duża, żeby ciepłej wody starczyło dla wszystkich użytkowników i to z zapasem umożliwiającym korzystanie z niej także wtedy, gdy energia słoneczna nie jest dostępna, czyli na przykład nocą lub podczas dużego zachmurzenia. Dla trzyosobowej rodziny to co najmniej 200 l, dla czteroosobowej – nie mniej niż 250 l.
Dobór solarów na wodę do małych instalacji
Kolektory słoneczne nie powinny dostarczać więcej energii, niż jest w stanie odebrać woda w zasobniku, bo to groziłoby ich przegrzewaniem i niszczeniem glikolu wypełniającego instalację solarną. Przy doborze kolektorów płaskich do małych instalacji w domach jednorodzinnych przyjmuje się 1 m2 powierzchni apertury (części absorbera, do której dociera promieniowanie słoneczne – w przypadku typowego pojedynczego kolektora płaskiego to mniej więcej 2 m2) na 50-60 l pojemności zasobnika. Do współpracy z dwoma kolektorami odpowiedni będzie zasobnik 200-litrowy, a do odbioru energii cieplnej od trzech kolektorów – 250-litrowy.
Instalacji z kolektorami nie podłącza się do sieci, więc jej działanie nie jest uzależnione od sprzedawcy energii i dyktowanych przez niego warunków. Nie trzeba załatwiać formalności związanych z podłączeniem do sieci i korzystaniem z niej.
Połączenie kolektorów słonecznych z innym źródłem ciepła
Działanie kolektorów słonecznych jest uzależnione od pogody, więc trzeba je połączyć z instalacją, w której znajduje się jeszcze drugie urządzenie grzewcze, ponieważ same są w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na energię do przygotowywania c.w.u. zaledwie, albo – jak kto woli – aż w połowie.
Dogrzewanie wody przez konwencjonalne urządzenie grzewcze jest możliwe w tak zwanym podgrzewaczu biwalentnym, mającym nie jedną, a dwie wężownice – drugą ulokowaną w górnej części zbiornika.
Przeczytaj też:
Po co anoda magnezowa jest potrzebna w podgrzewaczach wody? >>>
Polecany artykuł:
Ogrzewanie wody energią ze słońca
Większość instalacji solarnych służy wyłącznie do podgrzewania wody użytkowej, bo wtedy są względnie tanie. Ponieważ najwięcej energii słonecznej pozyskuje się latem, oszczędności z zastosowania kolektorów są największe, gdy właśnie wtedy zużywa się jej wyjątkowo dużo. Dlatego kolektory są idealnym rozwiązaniem na przykład w pensjonatach goszczących latem licznych wczasowiczów.
Wykorzystywanie kolektorów do ogrzewania pomieszczeń jest również możliwe, lecz jedynie jako wspomaganie konwencjonalnego urządzenia grzewczego
Autor: archiwum serwisu
Artykuł znajdziesz z marcowym wydaniu magazynu Murator. Zobacz nasz przewodnik budowlany o odnawialnych źródłach energii. Ponadto w numerze przeczytasz m.in. o:
- projektach domów dla pracujących zdalnie,
- projektowaniu kuchni,
- remoncie balkonu,
- zakupie działki budowlanej,
- nowej akcji „Muratora” z konkursem - Dom na czasie
