Kolektory słoneczne do istniejącej oraz powstającej instalacji grzewczej

Kolektory słoneczne do istniejącej oraz powstającej instalacji grzewczej

Obecnie coraz większym zainteresowaniem cieszą się instalacje fotowoltaiczne przyłączane do instalacji grzewczych w domach jednorodzinnych. Zanim jednak zdecydujemy się na montaż kolektorów słonecznych, należy zweryfikować, czy mogą one prawidłowo funkcjonować z instalacją grzewczą. Jeszcze kilka lat temu inwestorzy budujący domy jednorodzinne nie zastanawiali się nad możliwością przyłączenia kolektorów, przez co wiele instalacji c.o. i c.w.u zasilanych przez kotły gazowe lub paliwa stałe może nie być dostosowana do wymogów nowoczesnych instalacji fotowoltaicznych. Niestety, zwykle wszelkiego rodzaju instalacje w budynku przeprowadzane są w końcowych etapach realizowania inwestycji, toteż zwykle inwestorzy opłacający inwestycję nie posiadają odpowiedniego budżetu na instalację ogniw fotowoltaicznych oraz łączenie ich z instalacją grzewczą. Na szczęście, istnieje kilka sposobów, które umożliwią połączenie instalacji. Oczywiście większość z nich wiąże się z wydatkami, niemniej jednak modernizacja instalacji grzewczej będzie opłacalna.

Instalacja fotowoltaiczna do podgrzewania wody – czy w naszym klimacie jest to opłacalne?

W Polsce Słońce jest w stanie efektywnie zasilić kolektory słoneczne w energię słoneczną od marca do października, przy czym najintensywniejszy okres przypada na miesiące letnie, dlatego też największą sprawność i opłacalność kolektory słoneczne wykażą poza sezonem grzewczym, który obowiązuje w naszym kraju od października do kwietnia. Niemniej jednak podgrzewanie wody użytkowej niezbędne jest przez cały rok, co uzasadnia opłacalność montażu ogniw fotowoltaicznych.

Montaż kolektorów słonecznych, Źródło: Pixabay.com
Montaż kolektorów słonecznych, Źródło: Pixabay.com

Warto również zwrócić uwagę na dobowe wykorzystywanie ciepłej wody. Najczęściej z ciepłej wody korzystamy rano oraz wieczorem, a więc w czasie, w którym kolektory słoneczne wykazują niewielkie zyski energetyczne z nasłonecznienia. W związku z tym faktem, by móc skutecznie czerpać korzyści z wody nagrzanej w ciągu dnia, instalacja grzewcza musi być wyposażona w odpowiednio izolowany termicznie podgrzewacz pojemnościowy, który pozwoli podgrzewać wodę energią gromadzoną przez kolektory i jednocześnie utrzyma odpowiednie ciepło cieczy. Układ ten powinien również posiadać możliwość podłączenia do innych źródeł ciepła. Co więcej, układ grzewczy musi być gotowy na nagłe zwiększenie zapotrzebowania na ciepłą wodę, zwłaszcza w skrajnych warunkach niedostatku energii słonecznej.

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna i ile kosztuje?

Ilość kolektorów słonecznych dobierana jest do standardowego zapotrzebowania przeciętnej rodziny. Zwykle takie zapotrzebowanie jest spełniane przez 3 – 4 kolektory umieszczone w prawidłowym kierunku do słońca. Poza kolektorami instalacja fotowoltaiczna składa się ze wspomnianego wyżej podgrzewacza wody, grupy solarnej, sterownika oraz przewodów fotowoltaicznych. Zależnie od jakości produktów oraz obszerności instalacji, cena inwestycji może wahać się w przedziale od 15 do nawet 30 tys. zł.

W jaki sposób instalować kolektory fotowoltaiczne?

Reklama


Najlepszym miejscem dla kolektorów próżniowych i płaskich są połacie dachu lub specjalnie stworzona konstrukcja wsporcza przymocowana do elewacji budynku albo ustawiona samodzielnie na gruncie. Konstrukcja wsporcza musi umożliwić montaż kolektorów w kierunku południowym, a także pozwolić nachylić je pod kątem około 30 – 40 stopni względem gruntu. Kolektory słoneczne mogą być również skierowane na wschód i zachód, jednak w tym przypadku warto pochylić je o około 15 – 40 stopni względem gruntu, a także – by zachować odpowiednią sprawność instalacji – należy w nieznaczny sposób zwiększyć powierzchnię roboczą ogniw.

Kolektory rurowe próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego można montować również pionowo na elewacji lub poziomo na płaskim dachu, gruncie lub konstrukcji wsporczej. Ważne jest jedno, by promienie słoneczne wnikały do ogniw fotowoltaicznych przez przynajmniej 6 godzin w skali dnia. Absorbery płaskie w rurach kolektorów próżniowych mogą być montowane pod różnymi kontami, co pozwoli zmaksymalizować efektywność ich pracy – zimą warto ustawiać je pod kątem 60 stopni, natomiast latem pod kątem dwukrotnie mniejszym.

W przypadku bardziej doinwestowanych instalacji fotowoltaicznych położeniem kolektorów słonecznych sterują siłowniki napędzane przez automatyczne układy, które zmieniają kąt nachylenia i kierunek położenia kolektorów w taki sposób, by zapewnić kolektorom możliwie najkorzystniejszą ekspozycję słoneczną. Niemniej jednak możliwe do uzyskania efekty nie są współmierne z kosztami zaawansowanych instalacji siłownikowych, przez co są nieopłacalne.

Przed montażem kolektorów na dachu, należy sprawdzić wytrzymałość konstrukcji dachowej. Waga kolektorów słonecznych wypełnionych cieczą roboczą może przekroczyć możliwości nośne dachów budynków wybudowanych kilkadziesiąt lat temu. W takich przypadkach bezpieczniejszym rozwiązaniem jest montaż kolektorów na konstrukcjach wsporczych.

Instalacja ciepłej wody użytkowej zasilana kolektorami słonecznymi

Zbyt duża rozbieżność między największą podażą energii słonecznej a jej zapotrzebowaniem w naszych warunkach klimatycznych sprawia, że połączenie instalacji c.w.u. z kolektorami stanie się nieefektywne. Wysokiej jakości układy solarne są w stanie generować nawet dwukrotnie więcej energii, niż instalacja c.w.u jest w stanie spożytkować. Sprawia to, że znaczna część energii jest tracona, a także może powodować wrzenie płynu solarnego, co prowadzi rozszczelnienia układu, jego ubytków, wzrostu ciśnienia oraz utraty parametrów cieczy roboczej.

Instalacja c.o., która będzie w stanie sprawnie wykorzystać energię gromadzoną przez ogniwa fotowoltaiczne, powinna cechować się jak najniższą temperaturą zasilania – np. być wyposażona w ogrzewanie podłogowe, a budynek powinien posiadać doskonałą izolację cieplną. Dopiero w takich warunkach możliwe będzie wykorzystanie pewnej części energii z kolektorów słonecznych do ogrzewania budynku.

Nie należy zapominać o zasobniku

Instalacja solarna wymaga zastosowania odpowiednio dużego zasobnika na wodę oraz pompy obiegowej, która wymusi przepływ czynnika roboczego w obiegu solarnym. Niezbędne są również układ sterowania, który wyposażony będzie w czujniki temperatury i jej regulatory, a także armatura, która ochroni instalację przed zbyt dużym ciśnieniem.

Podłączanie kolektorów słonecznych, Źródło: Pixabay.com
Podłączanie kolektorów słonecznych, Źródło: Pixabay.com

Zasobnik musi zapewnić możliwość podgrzania wody za pomocą innego źródła niż energia słoneczna. Dlatego też zasobnik powinien posiadać dwie wężownice – jedną doprowadzoną do kolektorów, a drugą do kotła. Zasobniki na wodę połączone z instalacją fotowoltaiczną powinny posiadać pojemność 2x – 1,5x większą od średniego dziennego zużycia wody. Standardowo zużycie to wynosi 50 l wody o temperaturze 45 stopni Celsjusza na osobę. Podczas montażu należy pamiętać, by wężownica umieszczona była w dolnej części zbiornika.

Jeżeli instalacja służyć będzie również do ogrzewania domu, zasobnik powinien być większy. Przyjmuje się, że na każdy ogrzewany metr kwadratowy zasobnik powinien posiadać od 50 do nawet 150 litrów – zależnie od nomenklatury.

Instalacja transportująca ciecz roboczą z kolektorów słonecznych wykonywana jest w formie miedzianych rur, które łączą zasobnik z kolektorami. Powinna być ona przeprowadzona możliwie jak najkrótszą drogą, by ograniczyć straty cieplne. Należy pamiętać również o zabezpieczeniu przejść rur przez konstrukcję i ocieplenie dachu.


Ocena: 0.0

Data publikacji: 2018-06-12

Autor tekstu

Inżynier Elektrotechnik i copywriter techniczny z wieloletnim doświadczeniem. Pisze content techniczny - od AGD/RTV, przez IT, budowlankę, aż po wysoce niszowe branże. Pasjonat sportu i miłośnik dobrej fantastyki. Więcej o nim przeczytasz w Kuźni Treści, w której wykuwa swój content.