W przypadku, kiedy mamy do czynienia nie z nowym, ale nieco starszym budynkiem, warto wykorzystać kolektory słoneczne w roli urządzeń wspomagających wydajność już istniejącego podgrzewacza ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Oszczędności, jakie można w ten sposób osiągnąć, sięgają nawet 40 proc.

Odpowiedni regulator, a także zasobnik i kolektor słoneczny są kluczowe dla bezawaryjnego działania całej instalacji.

Ważnym elementem składowym instalacji solarnej jest wspomniany zasobnik. Potrzebuje on odpowiedniego miejsca, dlatego też należy wyznaczyć dla niego najlepszą możliwą lokalizację. Dysponując kotłownią wyposażoną w dwufunkcyjny kocioł lub przepływowy podgrzewacz c.w.u., trzeba wziąć pod uwagę, że konieczne będzie wygospodarowanie dodatkowej przestrzeni.

Planując instalację systemu solarnego powinno się także pamiętać, że niektóre kotły lepiej niż inne potrafią z nim współpracować. Takim rozwiązaniem, zapewniającym bezkolizyjną pracę różnych urządzeń, jest m.in. kocioł typu dwufunkcyjnego.

Montaż odpowiedniego systemu solarnego na dachu budynku nie powinien być problemem. Gdyby jednak nie udało się zamontować kolektorów słonecznych w tym miejscu, wtedy istnieje możliwość zamontowania ich na ziemi. W takim wypadku wykorzystuje się specjalne, odporne na działanie czynników atmosferycznych i większość uszkodzeń mechanicznych, aluminiowe stelaże.

Przyjrzyjmy się teraz ograniczeniom i możliwościom wzbogacenia domowego systemu grzewczego w instalację solarną.

O ile wykorzystanie kolektorów słonecznych do wspomagania podgrzewania c.w.u. nie stanowi większego problemu w budynkach już istniejących, o tyle zastosowanie tych urządzeń dla wsparcia systemu ogrzewania nastręcza już sporych kłopotów.

Powodów tego stanu rzeczy jest kilka:

•    energia cieplna ze słońca może w okresie mrozów stanowić znaczący element w bilansie energetycznym budynku tylko jeśli zainstalujemy kolektory o wielokrotnie większej mocy niż moc wymagana do sprawnego podgrzewania c.w.u. (dla domu o powierzchni 150 m² - przynajmniej ok. 30 m²), co oznacza wysokie koszty inwestycji;

•    nawet bardzo duża powierzchnia kolektorów pozwoli na uzyskanie zimą maksymalnej temperatury podgrzanej wody w okolicach 40-45°C, co sprawia, że ciepło można wykorzystać jedynie w systemie ogrzewania płaszczyznowego, a więc podłogowego, sufitowego lub ściennego;

•    duża moc kolektorów stwarza problem wykorzystania nadmiaru ciepła latem, kiedy słońce operuje najintensywniej, a domu ogrzewać nie trzeba.

Decyzja o zastosowaniu kolektorów do wsparcia systemu ogrzewania musi więc być poprzedzona analizą techniczną i ekonomiczną całego przedsięwzięcia, gdyż skórka może się okazać nie warto wyprawki.

Inaczej sytuacja ma się w przypadku wykorzystania kolektorów słonecznych do podgrzewania wody. Dotyczy to zwłaszcza dwóch przypadków:

•    kiedy budynek jest ogrzewany kotłem na paliwo stałe;

•    kiedy do podgrzewania wody wykorzystuje się drogie nośniki energii, jak prąd elektryczny, gaz płynny, czy olej opałowy.

Jeżeli chodzi o lokalizację kolektorów, to liczy jest tylko jedno ograniczenie - przez większą część dnia musi oświetlać je słońce. Jeśli kolektory nie mogą zostać skierowane prosto na południe, to ze względów klimatycznych orientacja na południowy zachód jest lepsza niż na południowy wschód. W polskim klimacie zamglenia, zatrzymujące promieniowanie słoneczne, występują częściej rano niż po południu.

Rodzaj dachu nie ma większego znaczenia, bowiem dostępne są zestawy montażowe pozwalające na montaż kolektorów na dachach o praktycznie dowolnym nachyleniu i pokryciu. Ponadto dach nie jest jedyną możliwą lokalizacją.

W wielu wypadkach kolektory można zainstalować na ścianie budynku, a także bezpośrednio na gruncie. W niekorzystnych warunkach, kiedy kolektora płaskiego nie da się zamontować w sposób zapewniający mu właściwą orientację względem słońca, rozsądnym wyjściem może być wybór kolektorów rurowych, które łatwiej zamontować tak, być ich ekspozycja na słońce była lepsza.

W przypadku budowania od podstaw instalacji c.w.u. z solarnym wspomaganiem, standardowo montuje się zasobnik ciepłej wody wyposażony w dwie wężownice, z których jedna (dolna) służy do przyłączenia kolektorów, a druga - kotła lub pompy ciepła, wspomagającego podgrzewanie wody w okresach słabego nasłonecznienia.

Natomiast w sytuacji, gdy modernizujemy istniejącą już instalację, możliwe są dwa sposoby postępowania. Najbardziej popularny to montaż zasobnika solarnego zamiast zwykłego jednowężownicowego, ogrzewanego przez kocioł.

Warto jednak pamiętać, że jeśli miejsca w kotłowni mamy wystarczająco dużo, a istniejący zasobnik c.w.u. jest w dobrym stanie, to można ograniczyć koszty inwestycji, rezygnując z zakupu zasobnika solarnego. Zamiast niego można kupić tańszy, jednowężownicowy i połączyć go szeregowo z zasobnikiem ogrzewanym przez kocioł, pod warunkiem, że wężownica będzie miała powierzchnię odpowiednią dla pracy solarnej. Woda z wodociągu najpierw przepływała przez zbiornik ogrzewany przez wężownicę solarną, a potem przez zasobnik ogrzewany przez kocioł lub grzałkę.

foto: bachus.com.pl

Czteroosobowej rodzinie do wspomagania podgrzewania c.w.u. w typowej instalacji wystarczą 2-3 kolektory płaskie o powierzchni 5-7 m² (płaskie) lub 4-5 m² (próżniowe). Takie zestawy - wraz z odpowiednim, najczęściej 300-litrowym zasobnikiem - oferowane są w gotowych do montażu pakietach. W innych przypadkach konieczne jest fachowe dopasowanie rozmiarów systemu solarnego do liczby i potrzeb mieszkańców oraz do  istniejących lub planowanych urządzeń grzewczych w budynku.

Zwiększanie powierzchni kolektorów ponad wartości wynikające z wyliczeń, a więc ich przewymiarowanie, jest błędem, bo zimą zysk energetyczny będzie i tak znikomy, natomiast w okresie letnim większa niż potrzeba ilość ciepłej wody nie zostanie wykorzystana.

Na koniec zatrzymajmy się na chwilę przy sposobach montażu systemu kolektorów słonecznych. Od poprawności tego etapu budowy instalacji zależy bowiem jej efektywność oraz oczekiwana bezawaryjność.

Dla wydajności kolektora duże znaczenie ma zarówno miejsce, jak i kąt ustawienia urządzenia. Kolektor będzie najbardziej wydajny, jeżeli zostanie skierowany na południe. Odchylenie o ok. 10° w kierunku wschodnim lub zachodnim nie ma większego wpływu na wydajność, ale jeśli będzie ono większe, tym mniej efektywnie będzie pracował kolektor.

Kolektory próżniowo-rurowe mogą mieć większe dopuszczalne odchylenie od południa niż kolektory płaskie – kąt nachylenia absorbera regulowany jest w każdej rurze indywidualnie.

Gdy ustawimy kolektory na powierzchni ziemi lub przy ścianach budynków, to im większy jest kąt nachylenia, tym więcej pada na nie promieniowania odbitego od otaczających go powierzchni.

Gdy promienie padają prostopadle na płaszczyznę, wówczas jest ona najlepiej nasłoneczniona, ponieważ położenie słońca zmienia się w ciągu roku. Kolektory, które będą pracowały przez cały rok najlepiej ustawić pod kątem 45 st., jeśli chcemy korzystać z nich tylko latem, to odpowiedni kąt ustawienia wynosi 30 st.

Warto również pamiętać, ażeby rury prowadzące do kolektora były jak najkrótsze. Jeśli nośność powierzchni dachu jest niewielka, to dobrym rozwiązaniem jest zamontowanie kolektorów próżniowych, które są lżejsze od swoich płaskich odpowiedników.

Sporo informacji na temat doboru i montażu kolektorów słonecznych w już istniejących budynkach znajduje się także w tym artykule.

Na naszym portalu natomiast o błędach w budowie i działaniu kolektorów słonecznych pisaliśmy tutaj.

O grzewczych systemach solarnych tutaj.

O przyczynach różnic w wydajności kolektorów słonecznych tutaj.

O tym, jak te urządzenia się starzeją, pisaliśmy natomiast tutaj.

Oprac. Ewa Grochowska

FOTO: Changzhou Imposol New Energy Co. Ltd.

Przy opracowywaniu artykułu korzystałam z następujących źródeł:

- ekspertbudowlany.pl

- instalacjebudowlane.pl [1]

- instalacjebudowlane [2]

- instalacjeb2b.pl