Cała prawda o kolektorach
2010-08-31

Ciepło pozyskane z instalacji solarnej może być wykorzystane na dwa sposoby - do podgrzania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) oraz do dogrzewania pomieszczeń - czytamy na EkoBudowanie.pl.

Kolektory słoneczne muszą jednak zawsze współpracować z innym źródłem ciepła - zwykle kotłem grzewczym, bo nie są w stanie w pełni, przez cały rok, zaspokoić zapotrzebowania na ciepło. Ich zastosowanie warto uwzględnić już na etapie projektowania domu, bo nie każda instalacja do ogrzewania pomieszczeń i przygotowywania c.w.u. będzie dobrze współpracować z instalacją solarną.

Pojemność zasobnika
Instalacja, w której kolektory słoneczne służą do przygotowania c.w.u., musi być wyposażona w dość duży zasobnik. Trzeba o tym pamiętać, bo nie w każdym projekcie domu przewidziano na niego dość miejsca. Za typowe uznaje się zużycie 50 l c.w.u. na osobę w ciągu doby, gdy jej temperatura wynosi ok. 45°C.

Czteroosobowa rodzina potrzebuje więc ok. 200 litrów wody. Pojemność zasobnika powinna być jednak ok. 1,5 raza większa niż dobowe zużycie c.w.u., inaczej wystarczy kilka pochmurnych godzin, by zabrakło nam gorącej wody. Dla czteroosobowej rodziny zasobnik powinien mieć więc 300 l.

W instalacjach zasilanych tylko przez kocioł grzewczy zasobniki są mniejsze, mają 150-200 l, gdy kocioł jest jednofunkcyjny, jeśli zaś kocioł jest dwufunkcyjny (może podgrzewać wodę przepływowo), to dla pełnego komfortu wystarcza kilkudziesięciolitrowy zasobnik, ale można z niego nawet całkowicie zrezygnować, jeśli nie stosujemy cyrkulacji c.w.u. Korzystając z kotła grzewczego ze stosunkowo niedużym zasobnikiem, możemy w razie konieczności bardzo łatwo zwiększyć dostępną ilość gorącej wody - podnosimy jej temperaturę w zasobniku, np. do 60°C, a za pomocą baterii czerpalnych dodajemy do niej więcej zimnej.

Instalacja solarna nie daje takich możliwości - maksymalna temperatura wody zależy od intensywności promieniowania słonecznego oraz w mniejszym stopniu od budowy i wielkości kolektorów.

Rodzaj zasobnika
W stosunku do pojemności zbiornika powierzchnia wężownicy w zasobniku powinna być większa niż w typowym zasobniku współpracującym tylko z kotłem. To konieczne, gdyż instalacja solarna zaczyna ogrzewać wodę, gdy różnica temperatury pomiędzy płynem solarnym a wodą wynosi zaledwie ok. 6°C, jeśli wężownica będzie mała, to wymiana ciepła będzie wówczas nieefektywna.

Poza sezonem letnim kolektory słoneczne często jedynie wstępnie podgrzewają wodę, np. od +10°C (temperatura wody wodociągowej) do +30°C, dalsze podgrzanie do użytecznej temperatury co najmniej 40°C zapewnia kocioł grzewczy (lub. np. grzałka elektryczna).

W związku z tym najczęściej stosowane są zasobniki z dwiema wężownicami:

• dolną, która ma bezpośredni kontakt z zimną wodą wodociągową, zasila instalacja solarna;
• górną, która dogrzewa wstępnie podgrzaną przez dolną wężownicę wodę do użytecznej temperatury, zasila kocioł.

Takie rozwiązanie jest jednak niedoskonałe. Szczególnie w okresach, gdy woda jest dodatkowo podgrzewana przez kocioł, jej temperatura w pobliżu dolnej wężownicy może być nawet wyższa niż temperatura płynu solarnego i wynosić np. 40°C. Jeśli nie zużyjemy ciepłej wody, albo ona sama nie ostygnie, instalacja solarna zacznie pracować dopiero gdy temperatura czynnika roboczego w kolektorze przekroczy 45°C. W sezonie grzewczym, gdy słońca jest niewiele, oznacza to, że nie wykorzystamy znacznej części jego energii.

Alternatywnym rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch połączonych szeregowo zasobników, każdego wyposażonego w jedną wężownicę:

• do pierwszego z nich trafia zimna woda wodociągowa i jest wstępnie podgrzewana przez wężownicę zasilaną przez kolektory;
• do drugiego wpływa zaś wstępnie podgrzana woda i w razie konieczności jest tam dalej ogrzewana przez wężownicę połączoną z kotłem.

W takiej sytuacji, niezależnie od tego jak bardzo zostanie podgrzana woda w drugim zasobniku, w pierwszym z nich temperaturę podnosi tylko rozgrzany czynnik roboczy płynący z kolektora, jeśli ma on np. +30°C, to i temperatura wody nie będzie wyższa. Zaś każde zaczerpnięcie wody otwiera dopływ zimnej wody wodociągowej (ok.+10°C), co pozwala wykorzystać ciepło nawet ze stosunkowo słabo ogrzanych kolektorów.

Warto zauważyć, że pojemność drugiego zbiornika może być zdecydowanie mniejsza niż pierwszego. W zasadzie wstępnie podgrzana woda może być potem dogrzewana nawet w sposób przepływowy, warto to rozważyć szczególnie, jeśli do przygotowania c.w.u. zamierzamy wykorzystać energię elektryczną.

Dogrzewanie pomieszczeń
W polskich warunkach klimatycznych instalacja solarna może jedynie wspomagać inne urządzenie grzewcze - będzie dogrzewać pomieszczenia wiosną i jesienią, jednak zimą, gdy ciepła potrzebujemy najwięcej, jej możliwości będą zbyt małe.

W sezonie grzewczym temperatura wody podgrzanej przez kolektory słoneczne będzie sięgać co najwyżej 40-50°C, ogrzewanie musi być więc niskotemperaturowe, płaszczyznowe, czyli podłogowe, ścienne lub sufitowe. Typowe grzejniki ścienne musiałyby mieć bardzo dużą powierzchnię, co oczywiście znacząco podnosiłoby koszt wykonania instalacji, a ponadto bardzo utrudniałoby aranżację pomieszczeń.

Powierzchnia kolektorów.
W instalacji służącej także do dogrzewania pomieszczeń powierzchnia kolektorów musi być znacznie większa niż gdyby tylko podgrzewały c.w.u. - zwykle przyjmuje się, że 1 m² powierzchni kolektora przypada na 5 m² ogrzewanej powierzchni. Oznacza to więc, że dla domu o powierzchni 150 m² potrzebujemy ok. 30 m² powierzchni kolektorów. Do podgrzania zaś tylko ciepłej wody dla 4 osób w takim domu projektuje się zaledwie 6-8 m² kolektorów.

Zastosowanie kolektorów do ogrzewania domu trzeba więc dobrze przemyśleć pod względem ekonomicznym. Tym bardziej że w takiej sytuacji lepiej sprawdzają się kolektory próżniowe, które efektywniej niż płaskie pracują, gdy temperatura otoczenia jest niska, jednak są od nich droższe.

Zagospodarowanie nadmiaru ciepła
Poza wyższymi kosztami inwestycji z dużą instalacją w domu jednorodzinnym wiąże się jeszcze problem sezonowego zagospodarowania nadmiaru ciepła wytwarzanego przez kolektory. Latem, przy dużym nasłonecznieniu, kolektory pracują najefektywniej, jednak ciepło jest wówczas potrzebne tylko do przygotowania c.w.u. i dla typowej rodziny zużywającej w ciągu doby 200-300 l gorącej wody jest go zbyt dużo.

Tego problemu nie ma, jeśli kolektory słoneczne podgrzewają także wodę w basenie lub dom służy latem jako pensjonat dla turystów, którzy zużywają zwykle dużo ciepłej wody. Zresztą nawet w małych instalacjach solarnych może pojawić się problem z nadwyżkami ciepła. Dzieje się tak np. gdy domownicy wyjadą latem na wczasy i z ciepłej wody nikt nie korzysta. Dlatego niektórzy producenci przewidują także taki tryb pracy urządzeń, gdy czynnik roboczy krąży w instalacji również nocą, gdy temperatura na zewnątrz jest niższa od temperatury wody podgrzanej za dnia, wówczas ciepło jest poprzez kolektor oddawane do otoczenia.

Źródło: EkoBudowanie, www.ekobudowanie.pl, fot. sxc.hu

powrót

Podyskutuj na forum   Wydrukuj Do góry strony