Strefa klimatyczna, w której leży Polska, nie pozwala na całoroczną, efektywną pracę systemu solarnego. Przy czym nie chodzi tu tylko o zimę, ale także wiosnę i jesień, podczas których bardzo zmienna pogoda i niskie położenie słońca mogą całkowicie uniemożliwić pracę kolektorów. Latem także zdarzają się długie okresy pochmurnego nieba. Słowem – nigdy nie jest idealnie, ale hybrydowe zestawy i tak się opłacają.

Hybryda kolektorów i czegoś jeszcze

W założeniu, dobrze skonfigurowany i zainstalowany zestaw solarny jest w stanie zapewnić do 60 proc. rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę w gospodarstwie domowym.

40 proc. niedoboru ciepła trzeba uzupełnić z innego źródła. W związku z tym kolektory słoneczne w zestawie muszą mieć również drugie, tzw. górne źródło energii, które będzie w stanie zapewnić dogrzanie wody niezależnie od pogody, ekspozycji słonecznej kolektora i chwilowych skoków w zużyciu ciepłej wody.

Kluczem do sukcesu jest jednak w tym przypadku słowo „konfiguracja”.

W skład każdego zestawu solarnego do ciepłej wody wchodzi biwalentny podgrzewacz ciepłej wody. Do większej wężownicy, umieszczonej w dolnej części zbiornika, podłączony jest obieg solarny. Górna wężownica jest przeznaczona dla drugiego źródła ciepła. Może to być dowolne urządzenie grzewcze: kocioł gazowy, olejowy, na paliwa stale itp. Jest to w każdym razie urządzenie, które pozwoli zapewnić pełny komfort ciepłej wody, niezależnie od warunków pogodowych.

Z reguły każdy podgrzewacz solarny wyposażony jest w króciec do podłączenia grzałki elektrycznej. Gdy nie ma możliwości podłączenia np. kotła do górnej wężownicy, grzałka przejmuje funkcję drugiego źródła ciepła.

Tego typu rozwiązania to właśnie hybryda, ponieważ pozwalają czerpać energię z dwóch niezależnych, wzajemnie uzupełniających się źródeł. Warunkiem koniecznym takiego układu jest wzajemne „widzenie się” tych urządzeń oraz ich automatyczna współpraca.

Wchodzi tu w grę wiedza z zakresu tak hydrauliki, jak i automatyki, dlatego też najlepiej konfigurację całego zestawu powierzyć instalatorowi z certyfikatem.

Systemy solarne z pompami

W przypadku domu ogrzewanego pompą ciepła, często pojawia się pytanie, czy jest sens montować jeszcze dodatkowo zestaw solarny do ciepłej wody. Pytanie to nie od rzeczy, albowiem koszty inwestycyjne dla instalacji z pompą ciepła są i tak już wysokie, a dodatkowy system solarny jeszcze je podnosi.

Kwestię tę pozwala rozstrzygnąć analiza okresu pełnej rzeczywistej pracy zestawu solarnego do ciepłej wody, czyli czasu od maja do września.

Do analizy przyjmujemy gruntową pompę ciepła (solanka-woda) o mocy 12 kW, z wbudowanym 200-litrowym zbiornikiem ciepłej wody. Pompa ciepła na potrzeby ogrzewania już nie pracuje (nie ma potrzeby ogrzewania domu ze względu na ciepłą porę roku).

Pompa ciepła będzie się uruchamiała, aby tylko podgrzać ciepłą wodę w zbiorniku. Dla 3-4 osobowej rodziny taka pompa pracuje na potrzeby ciepłej wody około 2 godzin na dobę. Pompa o mocy 12 kW ma wbudowaną sprężarkę o mocy 3 kW, czyli na dobę zużywa około 6 kWh energii elektrycznej, podgrzewając 200 litrów wody.

Do tego układu zostaje podłączony jeszcze zestaw solarny z trzema kolektorami płaskimi i 300-litrowym podgrzewaczem wody.

Można przyjąć, że ze względu na wahania pogody oraz nierównomierne zużycie ciepłej wody pompa ciepła musi pokryć 15 proc. zapotrzebowania na ciepłą wodę.

Zestaw solarny pobiera 60 W energii elektrycznej i pracuje 10 godzin na dobę, a zatem: 

0,06 kW x 10 h + 0,15 x 6 kW= 1,5 kW

Jest to cztery razy mniej energii niż ogrzewanie ciepłej wody samą pompą ciepła, niemniej trzeba pamiętać, że chodzi tu tylko o wiosnę, lato i wczesną jesień. Zimą system solarny praktycznie nie będzie pracował.

Dodatkowy wydatek na zainstalowanie zestawu solarnego zwróci się więc za około 10 lat.

Hybrydowe systemy solarne mają sens pod warunkiem, że ich właściciel ma realistyczne oczekiwania i wie, że są okresy w roku, gdy nie będą one pracować efektywnie.

Instalując te hybrydy warto także nastawić się na dłuższy okres zwrotu z takiej inwestycji.

Lucjan Drzewiecki

Autor korzystał z bazy wiedzy eksperckiej na portalu www.ekspertbudowlany.pl