Jak efektywnie ogrzać wodę za pomocą kolektorów słonecznych?

Zestawy solarne stały się popularną alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii, wykorzystywanych w systemach grzewczych. Jak stworzyć zintegrowany system, dzięki któremu instalacja solarna będzie działać najefektywniej?

SŁONECZNY SPOSÓB NA PODGRZANIE WODY UŻYTKOWEJ

Polskie warunki klimatyczne pozwalają na użycie zestawów solarnych głównie do podgrzewania wody użytkowej.
Rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje kolektorów słonecznych, które różnią się konstrukcją, a tym samym sposobem działania i ceną.

JAKIE RODZAJE KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH SĄ NAJCZĘŚCIEJ UŻYWANE W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH?

Najczęściej używane są kolektory płaskie i próżniowe. Podstawową różnicę w ich konstrukcji można zauważyć od razu, gdyż kolektory płaskie mają absorber w formie metalowej płyty, zamkniętej w pokrywach wykonanych ze szkła solarnego lub antyrefleksyjnego. Pod absorberem znajdują się przewody, którymi płynie czynnik grzewczy w postaci niezamarzającego glikolu. Kolektory próżniowe natomiast składają się z rur próżniowych, z których każda posiada wewnątrz oddzielny absorber.

CZY KOLEKTORY PRÓŻNIOWE SĄ LEPSZYM ROZWIĄZANIEM NIŻ KOLEKTORY PŁASKIE?

Niekoniecznie. Kolektor próżniowy posiada większą efektywność, jednak jego cena jest wyższa niż cena kolektora płaskiego. Również żywotność kolektorów próżniowych jest krótsza, a ich odporność (np. na gradobicie) o wiele niższa. Z tych powodów większość użytkowników decyduje się na kolektory płaskie, które ustawione pod odpowiednim kątem i z dobrze dobranymi pozostałymi elementami instalacji solarnej, świetnie sprawdzają się w naszym klimacie.

JAKĄ POWIERZCHNIĘ KOLEKTORÓW PŁASKICH POWINNA POSIADAĆ INSTALACJA SOLARNA W DANYM GOSPODARSTWIE DOMOWYM?

Przyjmuje się, że na 1 mieszkańca gospodarstwa domowego potrzebne jest od 1 m² do 1,5 m² powierzchni czynnej kolektora płaskiego. Jednocześnie w instalacji wykorzystującej zestawy solarne powinien się znaleźć zasobnik potrzebny do zmagazynowania ciepłej wody. Najlepiej sprawdzi się zasobnik o pojemności 1,5 do 2 razy większej niż wynosi jej dobowe zużycie. Zatem przyjmując, że 4-osobowa rodzina zużywa ok. 200 l wody użytkowej na dobę, będzie potrzebny zasobnik o pojemności nie mniejszej niż 300 l. Taki dobór wymiennika pozwala w półroczu letnim uzyskać od 80% do ponad 90% ciepłej wody „ze słońca”. Koszty energii zużywanej na ogrzewanie wody zmniejszą się nawet o ponad 90%.
Na półrocze zimowe (wg danych statystycznych o nasłonecznieniu na terenie Polski publikowanych m.in. przez IMiGW) przypada natomiast tylko 23% rocznego promieniowania słonecznego. W związku z tym głównym źródłem ciepłej wody staje się w tym czasie kocioł zasilany konwencjonalną energią. Najczęściej stosowane instalacje, wykorzystują wymiennik c.w.u. z dwiema wężownicami. W takim wymienniku kolektory słoneczne ogrzewają wodę użytkową poprzez dolną wężownicę wymiennika, natomiast do górnej wężownicy podłączony jest kocioł c.o., który ogrzewa dom, a w razie potrzeby przełącza się na ogrzewanie wody.

W naszym klimacie nie jest możliwe pokrycie całorocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę z kolektorów solarnych w 100% „za darmo”. Dobierając instalację w przedstawiony sposób średniorocznie uzyskuje się oszczędności w zużyciu energii sięgające 60%. Dlaczego nie więcej? Wynika to z faktu, że chcąc uzyskać więcej energii ze słońca należałoby zwiększyć powierzchnię kolektorów. Wtedy rzeczywiście zimą wzrosłaby produkcja ciepłej wody, jednak latem instalacja przegrzewałaby się i pojawiłby się problem, co zrobić z nadmiarem energii. Najlepiej byłoby ją wykorzystać do podgrzewania wody w basenie jeśli, oczywiście jest taka możliwość.

CZY W TAKIM RAZIE INSTALACJA SOLARNA TO INWESTYCJA, KTÓRA SIĘ ZWRACA?

Oczywiście. Jednak zwrot kosztów poniesionych na instalację solarną jest uzależniony od zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. Im więcej użytkowników korzysta z ciepłej wody w danym gospodarstwie domowym tym szybciej inwestycja się zwróci. Właśnie dlatego jest to rozwiązanie, z którego bardzo często korzystają właściciele pensjonatów czy gospodarstw agroturystycznych. Dlaczego? Przede wszystkim ich działalność przypada na miesiące letnie, kiedy kolektory posiadają największą wydajność. Również w tym czasie zużycie ciepłej wody użytkowej jest w tych obiektach największe.

CZY OSZCZĘDNOŚCI FINANSOWE SĄ JEDYNĄ ZALETĄ UŻYWANIA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH?

Oczywiście oszczędności finansowe są bardzo istotną zaletą, która najczęściej jest czynnikiem decydującym o zastosowaniu tego rozwiązania w wielu gospodarstwach domowych. Należy pamiętać, że jest to instalacja, która w całości zasilana jest energią słoneczną, która jest niewyczerpalna i darmowa. Jest to niezwykle ekologiczne rozwiązanie, dzięki któremu wykorzystywana jest energia czerpana z natury. Instalacja solarna nie wytwarza żadnych toksyn trafiających do środowiska, dzięki czemu użytkownicy kolektorów słonecznych mogą oddychać czystym, pozbawionym trujących substancji powietrzem. Ogromną zaletą jest również zwiększenie niezależności energetycznej użytkowników instalacji solarnej, co może być w wielu gospodarstwach domowych pierwszym krokiem zmierzającym ku odejściu od korzystania z paliw stałych przy ogrzewaniu wody użytkowej.

DO NAJCZĘŚCIEJ POPEŁNIANYCH BŁĘDÓW NALEŻĄ:

+ nieprawidłowe wykonanie połączeń hydraulicznych,
+ niewłaściwe wykonanie izolacji rur lub jej brak,
+ niewłaściwe rozmieszczenie czujników w instalacji solarnej,
+ nieprawidłowe nastawy regulatorów solarnych,
+ przewymiarowanie instalacji i brak odbioru nadmiaru ciepła latem.