Instalacja solarna - radzimy, jak dobrać liczbę kolektorów słonecznych
Energia słoneczna dostępna jest niemal wszędzie, za darmo i dla każdego, a do tego korzystać z niej można bez szkody dla środowiska. Dlatego instalacja solarna, która dzięki kolektorom słonecznym umożliwia intensywne jej wykorzystanie, cieszy się tak duża popularnością. Podpowiadamy, jak w prosty sposób dobrać liczbę kolektorów słonecznych.
Autor: Witold Jabłoński
Wykorzystywanie kolektorów słonecznych do ogrzewania pomieszczeń wymaga zakupu dużej liczby kolektorów – taka inwestycja jest kosztowna
Ile ciepła dają kolektory słoneczne?
Kolektory słoneczne zainstalowane na obszarze Polski są w stanie dostarczać w ciągu roku średnio około 500 kWh/m2 energii w postaci ciepła. Zapotrzebowanie na energię do podgrzewania wody użytkowej dla przeciętnej czteroosobowej rodziny wynosi mniej więcej 3000 kWh/rok, więc może się wydawać, że 6 m2 kolektorów w zupełności wystarczy. Niestety, nie jest to takie proste.
Ilość ciepła powstającego w kolektorach słonecznych zmienia się w zależności od natężenia promieniowania słonecznego, które do nich dociera. W południe, przy bezchmurnym niebie, promieniowanie całkowite ma moc nawet 1050 W/m2, przy pełnym zachmurzeniu zaledwie 100 W/m2, a po zmroku oczywiście nie występuje. W rezultacie temperatura czynnika grzejnego w kolektorach często jest zbyt niska do podgrzewania wody do mycia. Mniej więcej przez 1/4 roku są one z tego powodu bezużyteczne.
Czy można akumulować ciepło z instalacji solarnej?
Wykorzystanie całej generowanej przez kolektory słoneczne energii termicznej byłoby możliwe w praktyce jedynie wtedy, gdyby można ją było akumulować tak, by nadwyżki uzyskane latem móc wykorzystać zimą. Jednak typowe systemy tego nie umożliwiają.
Stosowane w nich zbiorniki akumulacyjne mają pojemność kilkuset litrów i mimo tego, że są zaizolowane cieplnie, wypełniająca je woda stygnie. W miejsce pobieranej do mycia ciepłej napływa zimna. Czyli niezbędne jest systematyczne podgrzewanie zbiornika.
Trzeba się zatem pogodzić z koniecznością korzystania także z innego źródła ciepła – na pewno przez niemal całą zimę, od czasu do czasu także wiosną i jesienią, a niekiedy nawet latem.
Skoro uzyskiwanych w słoneczne dni nadwyżek energii nie da się wykorzystać, nie ma sensu instalować zbyt wielu kolektorów i zbyt dużego zbiornika – te urządzenia są drogie, więc się to nie opłaca.
Jak dobrać ilość kolektorów słonecznych?
Dobór elementów instalacji solarnej najczęściej przeprowadza się, zakładając, że będzie ona pracować od wiosny do jesieni. Wówczas w uproszczeniu można przyjąć, że do przygotowywania ciepłej wody dla jednej osoby odpowiedni jest kolektor słoneczny o powierzchni absorbera 1 m2 (pojedynczy kolektor płaski zwykle ma powierzchnię około 2 m2), pod warunkiem że będzie pracował w optymalnym położeniu – skierowany na południe, pochylony pod kątem około 40° i niezacieniony.
W innych przypadkach konieczne może być zastosowanie kolektora o większej powierzchni, którą należy obliczyć zgodnie z wytycznymi jego producenta.
Powierzchnia kolektora słonecznego - rozprasza i załamuje
Płaski kolektor słoneczny jest z wierzchu osłonięty szybą chroniącą przed stratami ciepła i uszkodzeniami mechanicznymi. Najczęściej jest ona ze szkła nazywanego solarnym. Dobrze przepuszcza promieniowanie słoneczne i jednocześnie ma dobrą izolacyjność termiczną. Szyba o strukturze pryzmatycznej dodatkowo rozprasza światło i dzięki załamywaniu promieni słonecznych, gdy docierają do kolektora pod niewielkim kątem (rano i wieczorem), absorber pochłania więcej energii słonecznej.
