Energia S oneczna
Kolektory S oneczne
Instalacje Solarne
Opracowanie SUNERGY
SUNERGY 2006
Prawa autorskie zastrze one
� Kopiowanie tylko za zezwoleniem Sunergy
Spis tre ci:
1. Zasada funkcjonowania systemu s onecznego 3
2. Energia s oneczna i jej praktyczne wykorzystanie 4
2.1 Dzienna suma energii s onecznej na 1 m2 kolektora 4
2.2 Roczna suma energii na 1 m2 kolektora 6
2.3 Wp yw warunków pogodowych 6
3. Wykorzystanie energii s onecznej do celów grzewczych 7
4. Efektywno pracy instalacji solarnej 8
4.1 Wydajno cieplna kolektorów s onecznych 9
4.2 Straty cieplne uk adu po cze 13
4.3 Dobór ilo ci kolektorów 14
4.3.1 Ogrzewanie wody 14
4.3.2 Wspomaganie grzewcze co. 15
4.3.3 Ogrzewanie wody w basenie 15
5. Porównanie wydajno ci kolektorów p askich i pró niowych 16
6. Systemy s oneczne - zestawy solarne 17
6.1 Dobór komponentów systemu solarnego 17
6.1.1 Ogrzewanie wody 17
6.1.2 Wspomaganie grzewcze co. 18
6.1.3 Ogrzewanie wody w basenie 18
6.2 Dobór grupy solarnej 19
6.3 Dobór uk adu sterowania 20
6.4 Wymagany stela Alu 20
6.5 Wymagana ilo cieczy solarnej 20
6.6 Wzajemne dopasowanie komponentów 20
6.7 Dobór przekroju rurek 21
8. Systemy solarne  podstawowe rozwi zania uk adowe 21
8.1 Do ogrzewania wody 21
8.1.1 Z istniej cym zasobnikiem wody 21
8.1.2 Z 1 zasobnikiem solarnym 21
8.1.1 Z 2 zasobnikami solarnymi 22
8.1.1 Z p ytowym wymiennikiem ciep a 22
8.2 Do ogrzewania wody i wspomagania grzewczego co. 23
8.2.1 Do wspó pracy z p ytowym wymiennikiem ciep a 23
8.2.2 Z dodatkowym zasobnikiem solarnym 24
8.2.2 Z zasobnikiem dwufunkcyjnym 24
8.2.3 Z zasobnikiem buforowym z 1 w ownic 25
8.2.4 Z zasobnikiem buforowym  ogrzewanie wody w przep ywie 25
8.2.3 Z zasobnikiem buforowym 25
8.3 Do ogrzewania wody w basenie k pielowym 26
8.4 System solarny wielofunkcyjny 26
2 SUNERGY
1. Zasada funkcjonowania systemu s onecznego
Na wst pie omówimy ogólnie system s oneczny (instalacja solarna) jego funkcjonowanie i praktyczne wykorzystanie.
Punktem wyj cia jest kolektor s oneczny, wewn trz którego znajduje si absorber. Absorber ogrzewa si w wyniku
absorpcji wiat a dziennego, w tym tak e wiat a dyfuzyjnego, a nast pnie ogrzewa przep ywaj pod ni
niezamarzaj ciecz. Ogrzana ciecz jest nast pnie transportowana do budynku, gdzie s y do ogrzewania wody lub
budynku. Transport cieczy powinien odbywa si przy zachowaniu minimalnych strat ciep a do otoczenia.
Fakt ten nale y uwzgl dni przy projektowaniu po cze cieczowych od kolektorów do pozosta ych komponentów i
zaprojektowa mo liwie najkrótsze po czenia cieczowe. Obieg cieczy wymusza pompa obiegowa. Poniewa ciecz w
obwodzie kolektorowym posiada specyficzne parametry fizyko-chemiczne, obwód solarny powinien by z jednej strony
cieczowo oddzielony od pozosta ych obwodów, ale z drugiej strony dobrze z nimi termicznie sprz ony.
Z powy szych powodów w systemach s onecznych stosujemy wymienniki ciep a, które funkcje te spe niaj . Jeden lub
dwa wymienniki ciep a w postaci w ownic spiralnych s umieszczone w zasobniku solarnym W systemach bardziej
onych stosujemy tak e zewn trzne wymienniki p ytowe.
Rys.1 Instalacja solarna SUNERGY
Zasada funkcjonowania zaprezentowanego systemu jest nast puj ca:
1.Promieniowanie s oneczne ogrzewa absorber znajduj cy si wewn trz kolektora.
Wybrano ogrzewanie wody:
2. Gdy temperatura w absorberze jest wy sza od temperatury w zasobniku wody uk ad steruj cy US-01 w cza pomp
obiegow P1.
3. Przep ywaj ca pod absorberem, niezamarzaj ca ciecz zostaje ogrzana.
4. Ogrzana w kolektorach ciecz jest transportowana wymuszonym obiegiem do zasobnika solarnego, gdzie ogrzewa
wod u ytkow .
5. Ciep o z kolektorów jest przekazywane wodzie u ytkowej.
3 SUNERGY
Wybrano wspomaganie grzewcze co.:
2. Gdy temperatura w absorberze jest wy sza od temperatury w instalacji na powrocie do kot a co. ,uk ad steruj cy
US-01 w cza pomp obiegow P1 i pomp P2. Gdy w instalacji istnieje ju pompa co.funkcj sterowania przejmuje
zawór 3-dro ny, który w cza wymiennik w instalacj co.
3. Przep ywaj ca pod absorberem, niezamarzaj ca ciecz zostaje ogrzana.
4. Ogrzana w kolektorach ciecz jest transportowana wymuszonym obiegiem do wymiennika ciep a, który jest wpi ty w powrót
instalacji co.
5. Ciep o z kolektorów jest przekazywane poprzez wymiennik instalacji co.
W sk ad system s onecznego wchodz nast puj ce komponenty:
- kolektory s oneczne
- stela do monta u kolektorów
- grupa solarna z pomp obiegow i zestawem bezpiecze stwa
- zasobnik(i) solarny(e)
- uk ad sterowania
- ciecz solarna
+ ewentualnie wymiennik(i) ciep a i automatyka zawór(y) 3-drogowe
Przeznaczenie systemu s onecznego to :
- ogrzewania wody u ytkowej i budynków celem zmniejszenia zu ycia tradycyjnej energii
- samodzielne ogrzewanie domów letnich i wody u ytkowej w okresie wczesnej wiosny do pó nej jesieni
- ogrzewanie wody w basenach k pielowych
- ogrzewanie wody u ytkowej w obiektach o du ym dziennym zapotrzebowaniu np. hotele lub domy wczasowe
2. Energia s oneczna i jej praktyczne wykorzystanie
Na praktyczne wykorzystanie energii s onecznej rzutuj trzy zasadnicze czynniki:
1. Ilo energii s onecznej docieraj cej na 1 m2 powierzchni
2. Zu ywana ilo ciep ej wody u ytkowej i ciep o potrzebnego do ogrzewania budynku
3. Efektywno pracy systemu solarnego
2.1 Dzienna suma energii s onecznej na 1 m2 powierzchni
Rys.2 Dzienna suma energii s onecznej na 1 m2 powierzchni ustawionej pod ró nymi k tami
pochylenia, w kierunku po udniowym, w trzech porach roku. Pomiar wykonano w dzie s oneczny.
4 SUNERGY
Zestawienie podstawowych wielko ci z rys. 2.
wiat o bezpo rednie wiat o rozproszone
dni s onecznych dni pochmurnych
Kolektor ustawienie 0� 45� 0� - 45�
Zima 1.9 kWh 4.8 kWh 0.4 kWh
Wiosna / Jesie 4.7 kWh 6.7 kWh 1.0 kWh
Lato 8.5 kWh 7.4 kWh 1.0 kWh
Podane na rys.2 warto ci ilo ci energii s onecznej odnosz si do naszych szeroko ci geograficznych. S to warto ci absolutne,
w praktyce musz zosta skorygowane o sprawno kolektorów s onecznych (~65-85%) oraz straty cieplne instalacji solarnej.
1. Najwi ksze uzyski energii s onecznej s mo liwe przy dwuosiowym prowadzeniu powierzchni absorbuj cej promieniowanie
s oneczne (tzw. kolektor pod aj cy za s cem).
Jednak w okresie zimowy a tak e okresie wiosny i jesieni ró nice w uzysku energii pomi dzy kolektorem pod aj cym za s cem a
kolektorem zamontowanym stacjonarnie s ma e. Najwi ksze ró nice w uzysku energii s zauwa alne w okresie letnim, gdy z regu y
istnieje znaczny nadmiar energii s onecznej. St d wynika, e relacja pomi dzy mo liwym do uzyskania wzrostem uzysku energii a
kosztem realizacji mechanizmu obrotowego jest niekorzystna. Dodatkowo nale y rozwa znaczn zawodno mechanizmów
obrotowych i zabrudzenie lustra skupiaj cego, które ma decyduj cy wp yw na efektywno pracy tych kolektorów. Przeciw tym
kolektorom przemawia tak e niska estetyka, wymóg monta u na p askiej powierzchni i zwi zana z tym konieczno prowadzenia
ugich po cze cieczowych. Z tych powodów wariant dwuosiowego prowadzenia nie jest praktycznie stosowany.
2. W okresie letnim uzysk energii jest zbli ony dla kolektorów pochylonych pod k tem 0� (u enie poziome) lub pod k tem 45�.
Konsekwencj tego jest to, e w instalacjach solarnych pracuj cych tylko w okresie letnim np. pensjonaty na morzem, kolektory
mog by montowana na p asko, bez zauwa alnych strat w uzysku energii.
3. W okresie zimowym s zauwa alne znaczne ró nice dla kolektorów pochylonych pod 0� (u enie poziome, na p asko) lub
pochylonych pod katem 45�.
Aby w okresie zimowym uzyska wi ksze ilo ci energii, korzystny k t pochylenia kolektorów to ~ 50� - 60�, ale z uwagi na ma ilo
dni s onecznych w tym okresie, nie jest on optymalny. W instalacjach pracuj cych ca orocznie kolektory nale y montowa pod k tem
pochylenia 25�- 40�.
4. Tolerowane odchylenie kolektorów od kierunku po udniowego nie powinno by wi ksze od +/- 20�.
Wi ksze odchylenia okupione s zmniejszeniem uzysku energii ~ 20  25� i wymagaj zwi kszenia ilo ci montowanych kolektorów.
Z regu y w takich przypadkach montujemy kolektory w dwóch grupach w projekcji wschód  zachód, tj. na wschodniej i zachodniej
po aci dachu.
5. wiat o rozproszone dni s onecznych jest oko o 2-krotnie mniejsze o bezpo redniego wiat a s onecznego.
wiat o rozproszone dni s onecznych jest zdecydowanie wi ksze od wiat a rozproszonego dni pochmurnych.
W dni pochmurne ilo docieraj cej energii s onecznej jest znikomo ma a < 1 kWh /1m2 ( w zimie < 50 W / m2).
Tutaj wiele firm w celach reklamowych pos uguje si niewiedz klientów i wiadomie zamienia pojecie wiat a rozproszonego dni
onecznych z wiat em dni pochmurnych, uwypuklaj c zalety pewnych typów kolektorów np. pró niowych w stosunku do
kolektorów p askich, które w tym przypadku de facto w ogóle nie istniej , gdy sprawno optyczna kolektorów pró niowych
(~ 65%) jest ni sza od sprawno ci optycznej kolektorów p askich (~ 80%).
Podsumowanie:
W okresie wiosna - jesie w dzie s oneczny 1 m2 kolektora zaspokaja w pe ni potrzeby 1 osoby na gor wod u ytkow .
W okresie zimy wymagana jest rednio 1.5 - 2 razy wi ksza powierzchnia kolektora, ale z uwagi na ma ilo dni s onecznych w
tym okresie, nie nale y si ci le do tego parametru dostosowywa .
Dla przypomnienia: w celu ogrzania 100 l wody do temperatury oko o 45� C jest wymagane dostarczenie ~ 4 kWh energii.
5 SUNERGY
2.2 Roczna suma energii s onecznej na 1m2 powierzchni
Z danych literatury wiatowej wynika, e w naszych szeroko ciach geograficznych na 1 m2 powierzchni, ustawionej pod k tem
~ 30-40�, w kierunku po udniowym, pada energia s oneczna rz du 1000 - 1200 kWh rocznie. Obrazuj to poni sze dane.
Energia s oneczna na 1 m2 kolektora w okresie:
k t pochylenia kolektora jesie -wiosna wiosna-jesie rocznie
0� 270 kWh 850 kWh 1120 kWh
30� 350 kWh 900 kWh 1250 kWh
45� 390 kWh 840 kWh 1230 kWh
60� 380 kWh 740 kWh 1120 kWh
90� 350 kWh 490 kWh 840 kWh
Rys.3 Roczna ilo energii s onecznej w ró nych porach roku na 1 m2 powierzchni kolektora.
Kolor niebieski  miesi ce zimowe, kolor ty  miesi ce letnie.
Maksymaln roczn sum energii uzyskujemy dla kolektorów pochylonych pod katem 30� w kierunku po udniowym. Dopuszczalne
odchylenie od kierunku po udniowego +/- 20�.
Podsumowanie:
Optymalny k t pochylenia kolektorów to ~ 30 - 35�. Przy takim pochylenia 1 m2 powierzchni kolektorów osi ga rocznie
1000 - 1200 kWh energii s onecznej (w naszych warunkach 900 - 1200 kWh).
Uwzgl dniaj c sprawno optyczn obecnie produkowanych kolektorów: kolektory pró niowe 65-70%, kolektory p askie 75-80%,
uzyskujemy odpowiednio 715 - 780 W i kolektory p askie 880 - 960 W. Oczywi cie jest to nadal parametr teoretyczny, gdy ko cowa
sprawno kolektorów zale y jeszcze od innych parametrów oraz to czy kolektor pracuje w instalacji solarnej optymalnie wzajemnie
dopasowanej, czy nie.
W praktyce dobrej klasy kolektory p askie uzyskuj z 1 m2 powierzchni roczny uzysk energii 480 - 540 kWh, a dobrej klasy kolektory
pró niowe (nie CPC, czy tzw. cienkie rurki) ~ 600-650 kWh.
Porównuj c ww. warto ci z dziennym zapotrzebowaniem na energi , gdzie ogrzanie ~200 l (dla 2-4 osób) wymaga dostarczenia
~8kWh energii, a rocznie jest to ~ 2600 kWh, uzyskujemy zestawienie z którego wynika, e w dni s oneczne w okresie od wiosny do
jesieni 4 m2 powierzchni kolektorów zaspokajaj w prawie ~100% zapotrzebowanie na energi potrzebn do ogrzewania wody dla
2-4 osób.
6 SUNERGY
2.3 Wp yw warunków pogodowych na ilo energii s onecznej
Znajomo wp ywu warunków pogodowych na ilo docieraj cej energii s onecznej pozwala precyzyjnie dobra ilo kolektorów
onecznych do istniej cego zapotrzebowania.
Pory roku i zwi zane z nimi azymutalne po enie s ca, maj decyduj cy wp yw na ilo energii s onecznej docieraj cej na 1m2
powierzchni ziemi.
Rys.4 Azymutalne po enia s ca.
Przepuszczalno wiat a s onecznego zale y silnie m.in. od wilgotno ci powietrza i stopnia jego zanieczyszczenia. Sprawia to, e
warto ci docieraj cej energii s onecznej nale y skorygowa o stopie przepuszczalno ci promieni s onecznych przez atmosfer . Jak
wida na rys.4 jest to szczególnie istotne w miesi cach zimowych, w których o godz. 12�� k t padania promieni s onecznych jest
równy k towi padania o godz. 18�� w okresie letnim.
Rys.5 Wp yw warunków pogodowych na ilo docieraj cej energii s onecznej.
W okresie zimowym w dni s oneczne s mo liwe znaczne ró nice w ilo ci energii docieraj cej na powierzchni ziemi, b ce
konsekwencj zmian w stopniu przepuszczalno ci wiat a s onecznego przez atmosfer . Os abienie ilo ci docieraj cej energii
onecznej na 1 m2 powierzchni wynosi w okresie zimy ~ 2.7 razy a w okresie wczesnej wiosny i pó nej jesieni ~1.3 razy.
rednienie obu liczb daje liczb 2. Je eli zatem instalacja solarna ma w okresie zimy zaspokaja potrzeby 1 osoby na cwu,
nale y zainstalowa kolektor o powierzchni nie 1 m2 tylko ~ 2 m2.
7 SUNERGY
Podsumowanie:
W zimie w dzie s oneczny na 1 m2 powierzchni kolektora dociera rednio ~ 350 W energii s onecznej. Zmniejszenia k ta
pochylenia kolektorów do ~ 25� obni a dodatkowo mo liwy uzysk energii do warto ci ~ 270 W z 1 m2.
1. Maksymalne warto ci docieraj cej energii s onecznej rz du 750 - 1000 W/m2 przypadaj na miesi ce od wiosny do jesieni.
W okresie zimowym takie warto ci nas onecznienia nie pojawiaj si w ogóle lub bardzo rzadko.
2. Warto ci po rednie 250 - 500 W/m2 przypadaj z kolei na okres od wiosny do jesieni. Przy czym w okresie zimowym warto ci te
uzyskujemy cz sto w dni s oneczne.
3. Minimalne warto ci 50 W/m2 przypadaj w dni mocno pochmurne i deszczowe. Przy czym w okresie zimowym warto ci te
odnosz si generalnie do wszystkich dni pochmurnych.
Przyk ad : letni dzie s oneczny, energia s oneczna ~ 950 W
dzie s oneczny w zimie, mo liwe os abienie przy przej ciu przez atmosfer
max 2.7 ----> st d 950 W /2.7 = ~ 350 W / 1 m2
dodatkowo zmiana k t pochylenia kolektora z 45� ---> ~30� powoduje dalsze
zmniejszenie mo liwego uzysku energii rednio o 30% ---> 350 W / 30% = ~ 270 W / 1 m2
3. Wykorzystanie energii s onecznej do celów grzewczych
Prowadzone od wielu lat badania wykazuj , e w ka dym gospodarstwie domowym ponad 85% zapotrzebowania na energi jest
zapotrzebowaniem na ciep lub gor wod , pozosta e 15% to zapotrzebowanie na energi elektryczn . Znaczn cz z 85%
stanowi energia niezb dna do ogrzewania budynków. Powy sze dane ju na wst pie sygnalizuj , e u ytkowanie cieczowych
systemów s onecznych do ogrzewania wody lub dogrzewania budynku mo e by w pe ni op acalne.
Ma a ilo dni s onecznych oraz znaczne skrócenie dziennego nas onecznienia i obni enie k ta padania promieni s onecznych
sprawiaj , e w okresie zimowym instalacje solarne znajduj ograniczone wykorzystanie do wspomagania grzewczego co.
Ich sensowne zastosowanie ma miejsce dopiero w okresie od drugiej po owy lutego do ko ca pa dziernika.
Istotnym czynnikiem warunkuj cym wykorzystanie energii s onecznej dla celów grzewczych jest stopie ocieplenia budynku.
W budynkach s abo ocieplonych tj. takich w których rednie zu ycie energii jest > 120 kWh / 1 m2 pow. budynku w ci gu roku,
wykorzystanie energii s onecznej nie jest w pe ni uzasadnione, gdy aby uzyska zauwa alne oszcz dno ci, nale oby
zainstalowa znaczn ilo kolektorów. To ograniczenie dotyczy zarówno kolektory p askie jak i kolektory pró niowe, gdy w
rzeczywistych instalacjach solarnych ró nice w uzysku energii pomi dzy poszczególnymi typami kolektorów zostaj "z agodzone"
przez sprawno i stary cieplne instalacji.
Przyk ad: budynek 150 m2 x 120 kWh/m2 = 18000 kWh roczne zu ycie energii
Aby zaoszcz dzi 30% tj. 5400 kWh nale oby zainstalowa przynajmniej:
5400 kWh / 550 kWh (roczny uzysk 1 m2 kolektora) = 9.8 m2
9.8 x 3.3 (wsp. wykorzystania energii s onecznej w okresie zimowym ~30%) = 32.5 m2 kolektorów
np. 12 kolektorów SUNERGY typu PK03.
Dodatkow trudno ci wykorzystania energii s onecznej do celów grzewczych jest to, e system s oneczny musi ogrzewa wod do
temperatury > 45 �C, wyj tek cieczowe systemy ogrzewania pod ogowego. Co oznacza, e system s oneczny musi dostarcza
wi kszej ilo ci energii, przy mniejszej ofercie energii s onecznej i to na dodatek przy niskich temperaturach otoczenia.
Przedstawione trudno ci s pokonywane poprzez zwi kszenie ilo ci kolektorów s onecznych. Jest to zobrazowane na rys.6. Podany
przedzia warto ci obejmuje osi gane roczne uzyski energii, pocz wszy od dobrych kolektorów p askich a sko czywszy na
markowych kolektorach pró niowych.
Aby u atwi zrozumienie omawianej tematyki pos my si konkretnym przyk adem.
Chcemy wspomaga grzewczo dobrze ocieplony budynek o powierzchni 100 m2, o rocznym zu yciu energii 70 - 100 kWh / 1 m2
powierzchni u ytkowej.
8 SUNERGY
Roczne zapotrzebowanie na energi grzewcz wynosi ~ 7000 - 10000 kWh rocznie.
Aby zaoszcz dzi ~ 50 % energii grzewczej nale oby zainstalowa system s oneczny z kolektorami o powierzchni rz du 14 m2,
który powinien dostarczy 7350  10080 kWh rocznie.
Najwi ksza ilo energii grzewczej zu ywana jest jednak w okresie zimy, gdy do dyspozycji stoi najmniejsza ilo energii s onecznej,
a na 1 m2 dociera rednio ~ 1.8 kWh dziennie. W dzie s oneczny przy 14 m2 kolektorów jest to ~25 kWh. Teoretycznie pozwoli oby
to zaoszcz dzi rednio 15% energii dziennie. Jednak w okresie zimowym s ce wieci rzadko, zatem podan warto nale y
dodatkowo skorygowa o liczb dni s onecznych, których udzia w okresie zimy stanowi rednio ~ 10 - 30%.
500 - 600 kWh 2000 - 2400 kWh 6000 - 7200 kWh
Rys.6 czenie kolektorów w pola o du ej mocy grzewczej.
Podane zestawienie obrazuje dobitnie niecelowo stosowania drogich kolektorów pró niowych, które posiadaj wprawdzie bardzo
niski wspó czynnik strat cieplnych, ale przy mizernej ofercie energii s onecznej np. w okresie zimowym, ich dobre parametry cieplne
nie znajduj adnego zastosowania.
Opisana wy ej sytuacja zmienia si diametralnie w okresie od drugiej po owy lutego do po owy pa dziernika, poniewa oferta
energii s onecznej mo e by ju zbli ona do okresu letniego, w którym w dzie s oneczny 1 m2 kolektora osi ga energia s oneczna
rz du ~ 5 - 7 kWh dziennie. System s oneczny z 14 m2 kolektorów dostarcza wtedy w dzie s oneczny ~70 - 100kWh energii.
Mo e to stanowi 44 - 100% dziennego zapotrzebowania na energi grzewcz a poniewa sezon grzewczy w Polsce rozci ga si
cz sto na miesi c maj a czasami tak e czerwiec, wykorzystanie energii s onecznej do dogrzewania budynków znajduje
uzasadnienie.
Podsumowanie:
Dobrze dopasowany do potrzeb system s oneczny jest w stanie zaoszcz dzi ~ 10 - 30 % energii grzewczej (ogrzewanie budynku)
rocznie. Stopie oszcz dno ci kosztów ogrzewania wzrasta wraz z ilo ci zamontowanych kolektorów i ze wzrostem stopnia
ocieplenia budynku. Zalet systemów solarnych z wi ksz ilo ci kolektorów jest skrócenie ich czasu amortyzacji. Wynika to z faktu,
e wzrost ilo ci energii dostarczonej przez kolektory jest wi kszy od wzrostu kosztów zakupu tylko dodatkowych kolektorów, w
stosunku do kosztów reszty instalacji solarnej.
Dobór kolektorów:
obydwa typy kolektorów tj. dobrej klasy kolektor p aski lub pró niowy mog by stosowane przy wspomaganiu grzewczym co.
Z uwagi na ni sze straty ciep a bardziej preferowany jest kolektor pró niowy. Przy tym nie mo na jednak zapomina faktu, e
kolektory pe no pró niowe posiadaj rednio tylko o 10-20% wy sz wydajno od dobrej klasy kolektorów p askich. Zwi kszaj c
zatem powierzchni kolektora p askiego np. o 20% w stosunku do kolektora pró niowego, uzyskujemy zbli ony efekt grzewczy.
Obecnie dost pne na polskim rynku kolektory z rurami pró niowymi, powszechna nazwa 'rurka ciep a', powinno si wy czy z tych
rozwa . Niska sprawno optyczna a tak e obarczone stratami energii procesy wymiany ciep a sprawiaj , e wydajno tych
kolektorów jest cz sto ni sza, od wydajno ci dobrej klasy kolektorów p askich ( dla zainteresowanych polecamy raporty wydajno ci
kolektorów z Instytutu Rapperswil Szwajcaria www.solarenergy.ch).
9 SUNERGY
4. Efektywno pracy instalacji solarnej
Efektywno pracy instalacji solarnej zale y od wielu czynników, z których najbardziej istotne to:
4.1 Wydajno cieplna  roczny uzysk energii kolektora s onecznego
4.2 Straty ciep a w instalacji solarnej
4.3 Optymalny dobór ilo ci kolektorów s onecznych
4.1 Wydajno cieplna kolektorów s onecznych
Obecnie wyró niamy cztery podstawowe typy p askich kolektorów s onecznych.
Podstawowe typy p askich kolektorów s onecznych:
1. z absorberem pokrytym lakierem solarnym (obecnie b. rzadko produkowany)
2. z absorberem wysoko selektywnym
- czarny chrom (obecnie tak e rzadko produkowany)
- Tinox lub Sunselect
3. Kolektory pseudo pró niowe z lustrem skupiaj cym CPC i pokrewne do nich, tylko e bez lustra tzw. rurk ciep a
4. kolektory pró niowe (pe na pró nia)
5. kolektory powietrzne ( nie b tutaj omawiane)
W naszych warunkach geograficznych najwi ksz efektywno zamiany energii s onecznej na ciep o posiadaj kolektory z
absorberem, który jest obustronnie o wietlany (od spodu i od góry). Ich sprawno jest nawet wy sza od markowych kolektorów
pró niowych (4). Wysoki koszt produkcji, a przede wszystkim ich znaczna grubo sprawiaj , e nie znalaz y one jak dot d miejsca
na rynku kolektorów s onecznych.
Rys.7 P aski kolektor s oneczny na przyk adzie opracowania SUNERGY.
Na rys.6 zaprezentowano schematycznie typowy p aski kolektor. Jak wida absorber w kolektorze jest dobrze izolowany cieplnie od
otoczenia. Dodatkowo dla zmniejszenia strat cieplnych po czenia cieczowe realizowane s obecnie za pomoc dwóch a nie jak
dotychczas czterech, przy czy cieczowych. Mi dzy sob kolektory s czone w szereg.
Straty cieplne kolektorów do otoczenia:
1. p aski absorber lakier solarny, warto wsp. strat cieplnych k1 ~ 5.0 W/m2K.
2. p aski absorber wysoko selektywny, warto k1 < 3.5 W/m2K.
3. kolektory pró niowe, warto k1 < 1.5 W/m2K
10 SUNERGY
Wy sza sprawno kolektorów z wysoko selektywnym absorberem, w porównaniu do kolektorów z absorberem pokrytym lakierem
solarnym wynika z zastosowania specjalnej warstwy pokrywaj cej absorber, która zmniejsza wtórne wypromieniowywanie energii
cieplnej przez szyb wierzchni .
Wielko ci charakteryzuj warstw wysoko selektywn jest tzw. wspó czynnik emisji wtórnej �. Ma e warto ci � < 0.10 oznacza
nisk emisj ciep a z absorbera przez szyb , w postaci promieniowania w podczerwieni (zakres niewidzialny wiat a s onecznego o
ugo ci fali wi kszej do d ugo ci fali wiat a czerwonego). Najlepsze (najni sze) warto ci � = 0.05 uzyskuj absorbery pokryte
tytanem, metod napylania pró niowego, cz sto u ywana nazwa Tinox lub Sunselect.
Kolektory s oneczne z absorberami Tinox wykazuj wy sz sprawno jak kolektory z absorberami pokrytymi czarnym chromem
(zob. rys.8). Z tych powodów kolektory z czarnym chromem powinno si stosowa do ogrzewania wody i basenu. Dalszym wa nym
elementem przy ocenie kolektora jest jego gabaryt i sposób wyprowadzenie przy czy cieczowych, im wi cej przy czy i mniejszy
gabaryt tym wi ksze straty ciep a - mniejsza wydajno .
Dlatego dobieramy zawsze kolektor o wi kszym gabarycie i mniejszej ilo ci przy czy cieczowych. Dodatkowo nie nale y
zapomina , e wi kszy gabaryt kolektora oznacza mniejszy koszt stela y i ich monta u.
ówn wad absorberów na bazie czarnego chromu jest to, e absorber jest po czony przylgowo z rurkami miedzianymi. Z
czasem mo e to prowadzi do utraty wydajno pracy, gdy miejsce kontaktu przylgowego mo e zosta zabrudzone, co zmniejsza
stopie przekazywania ciep a z absorbera do rurki Cu. Z powy szych powodów kolektory z absorberem na bazie czarnego chromu
obecnie coraz rzadziej produkowane.
Rys.8 Ró nice w efektywno ci uzysku energii s onecznej pomi dzy kolektorami na bazie Tinoxa (tytan napylany pró niowo)
a absorberami na bazie czarnego chromu. Najwi ksze ró nice na korzy Tinoxa s zauwa alne w okresach
przej ciowych tj. luty- marzec i listopad-grudzie .
Sprawno kolektorów:
Sprawno poszczególnych typów kolektorów obrazuje rys.9. Nie uwzgl dniono tutaj strat cieplnych instalacji solarnej, które maj
znaczny wp yw na ca kowit efektywno pracy systemu s onecznego, a ich najsilniejszy, negatywny wp yw wyst puje przy
zastosowaniu kolektorów pró niowych, które charakteryzuje praca w tzw. Low-Flow modzie tj. niski przep yw  wysoka temperatura
zasilania.
Wsp. strat cieplnych k1 odnosi si do ró nicy temperatury pomi dzy absorberem (przep ywaj ca ciecz ) a temperatur otoczenia.
Np. kolektor o pow. 1 m2 i ró nicy temperatur absorber - otoczenie 50 �C traci do otoczenia rednio ~ 125 W.
Najwy sz sprawno wykazuj kolektory pró niowe rurowe o du ej warto ci wsp. G (rury z pe pró ni ), który charakteryzuje
sprz enie cieplne pomi dzy absorberem a przep ywaj pod nim ciecz . Mniejsze warto ci G dotycz kolektorów CPC. Du a
warto G oznacza dobre sprz enie cieplne absorbera z przep ywaj ciecz i wysok sprawno kolektora, co poci ga za sob z
kolei niebezpiecze stwo szybkiego przegrzewania kolektora i oddzielania si trwa ych sk adników od cieczy solarnej. Przypadek ten
jest szczególnie niebezpieczny w kolektorach z rurkami Cu, których rednica jest mniejsza od 7 mm, np. w kolektorach CPC
jest ko cówka rurki Cu w kszta cie litery "U".
11 SUNERGY
Rys.9 Sprawno p askich kolektorów s onecznych. "T jest ró nic pomi dzy
temperatur absorbera a temperatur otoczenia.
Z przedstawionych grafik wynika, to e dobrej klasy kolektory p askie posiadaj w zakresie ró nicy temperatur "T do ~55�C wy sz
wydajno ni kolektory z rurami pró niowymi o s abym wsp. G (kolektory CPC lub tzw. Heat Pipe). Dopiero przy wy szych
temperaturach "T > 60�C bardziej sprawne staj si kolektory pró niowe tzn. przy du ych warto ciach nas onecznienia. Zaprzecza
to w powszechnie g oszonej tezie, e kolektory pró niowe s bardziej wydajne od p askich w dni pochmurne lub cz ciowo
pochmurne. Z tych rozwa wyj te s kolektory pe no pró niowe, które posiadaj tak jak kolektory p askie pojedyncz przegrod
szklan . Poniewa jak wida z ww. przedstawionych wykresów wspó czynnik sprz enia tj. wymiany ciep a pomi dzy absorberem a
rurk Cu odgrywa du rol , je eli chodzi o wydajno kolektora, w kolektorach p askich typu PK02 i PK03 zastosowano
ultrad wi kowy sposób czenia absorbera z rurkami cienko ciennymi Cu o r. 8mm, uzyskuj c przez to doskona e i trwa e
sprz enie cieplne absorber-rurka Cu. W po czeniu z wystawnym ociepleniem kolektora uda o si ostatecznie zredukowa ró nice
w uzysku energii do zaledwie ~ 10 - 15 %, na korzy kolektora pró niowego. Sprawia to, e np. kolektor typu PK03 o powierzchni
absorbera 2.60 m2 posiada zbli on wydajno roczn , co kolektor pró niowy o pow. absorbera 2.2 m2.
Obecnie wprowadzane s laserowe metody czenia absorbera z rurk miedzian . Wysokie zu ycie energii elektrycznej w procesie
produkcji, sprawia e absorbery produkowane t metod s dro sze od absorberów produkowanych metod ultrad wi kow . Od
strony stopnia sprz enia absorbera z rurk miedziana, oba procesy s porównywalne.
Rys.10 Kolektor rurowy pró niowy z parabolicznym lustrem skupiaj cym CPC (Compound Parabolic Concentrator).
Wewn trz rury (kolor bia y) jest usadowiony element odbieraj cy ciep o, z regu y w sposób przylgowy.
Je eli odbiór ciep a jest dokonywany poprzez przep yw cieczy to wewn trz znajduj si 2 rurki (zasilanie - powrót), je eli odbiór ciep a
jest dokonywany poprzez przemiany fazowe (odparowanie - skraplanie) to wtedy jest to tylko jedna rurka ( potoczna nazwa 'rurak
ciep a', poprawna Heat Pipe)
12 SUNERGY
W celu poprawienia niekorzystnej optyki kolektorów z rurami pró niowymi (zwi kszenie rocznych uzysków energii) w kolektorach
stosuje si lustro skupiaj ce promienie s oneczne typu CPC rys.10. Geometria lustra sprawia, e wiat o padaj ce pod ma ymi
tami zostaje tak rozproszone, e pada prostopadle na absorber, który znajduje si w rurze pró niowej. Uzyskujemy przez to
wy sz efektywno pracy, szczególnie w dni cz ciowo pochmurne, ale nie pochmurne, kiedy to ilo energii s onecznej
docieraj cej do ziemi jest bardzo ma a. Powa wad kolektora CPC jest jednak podatno na zabrudzenie lustra. Z biegiem lat
prowadzi to do spadku efektywno ci pracy tego typu kolektora. Dodatkowa wada to przylgowy sposób wymiany ciep a z absorbera
do rurki Cu, która wraz z metalow obejm znajduje si wewn trz rury, gdzie jest powietrze (podatno na zabrudzenie poprzez
kondensacj pary wodnej i ostatecznie obni enie wspó czynnika wymiany ciep a). W tym kierunku wielu renomowanych
producentów poszukuje nowych rozwi za .
Odr bn grup kolektorów stanowi rury Schotta, w których ciecz solarna bezpo rednio op ywa absorber. Z uwagi na wysokie
temperatury spoczynkowe, w kolektorach tych istnieje niebezpiecze stwo oddzielenie glikoli i inhibitorów od wody. Ich odk adanie si
na ciance wewn trznej rury prowadzi do spadku sprawno ci pracy tych kolektorów. Jest to powa na wada, szczególnie tam gdzie
dochodzi do cz stych wy cze energii elektrycznej i nie ma odbioru ciep a z absorbera. Kolektory te wymagaj stosowanie
specjalistycznej cieczy solarnej jak np. Tyfocor GLS. Z powy szych powodów w tego typie kolektora pró ni zast puje si gazem o
niskim wspó czynniku przewodzenia ciep a, co z kolei prowadzi do obni enia wydajno ci pracy.
Generalnie zakup kolektorów pró niowych powinien by rozwa ony pod k tem relacji: dodatkowy uzysk energii - dodatkowy koszt
zakupu i wykonania instalacji
Przyk ad porównanie kolektorów p askich i pró niowych:
W okresie ostatnich kilku lat rednia liczba dni s onecznych w miejscu siedziby SUNERGY wynios a:
w listopadzie 5 - 8 dni
w grudniu 6 - 9 dni
w styczniu 7 -12 dni
w sumie 18 - 27 dni do tego nale y doliczy ~13 dni z zachmurzeniem cz ciowym
Energia wiat a rozproszonego dni pochmurnych w podanym okresie jest bardzo ma a < 0.4 kWh / 1 m2, tym samym do pomini cia.
Za my, zatem wy sz o 20% sprawno 1 m2 kolektora pró niowego od wydajno ci dobrej klasy kolektora p askiego.
W okresie od listopada do stycznia uzyskujemy wi kszy uzysk energii w ilo ci:
27 dni x (20% z 1 kWh = 0.2 kWh) + 13 dni x 0.25 kWh = 8.65 kWh
8.65 kWh x 0.50 z = 4.30 z
4.30 z x 25 lat eksploatacji = 107.50 z
Dla kolektora pró niowego o powierzchni np. 2.2 m2 daje to w okresie 25 lat oszcz dno rz du 236 z . Nie zapominajmy przy tym,
e ka dy kolektor pracuje w instalacji solarnej, która posiada okre lon sprawno . Wprowadzenie parametru koryguj cego
zwi zanego ze sprawno ci obni oby ró nice pomi dzy kolektorami.
Sprawia to, e trudno jest zrekompensowa wy sz cen zakupu kolektora pró niowego, oszcz dno ciami p yn cymi z wi kszego
uzysku energii, zwa ywszy fakt, e miar uzysku energii nie jest wydajno samego kolektora s onecznego, lecz wydajno ca ej
instalacji solarnej, gdzie od strony wzajemnego doboru poszczególnych komponentów i ocieplenia jest pope nianych wiele b dów.
Wykazane w testach praktycznych (funkcjonuj ce instalacje solarne) ró nice pomi dzy efektywno ci instalacji solarnych z
kolektorami na bazie Tinoxa/Sunselect a pró niowymi, to z regu y 50 - 100 kWh rocznie / 1 m2 pow. kolektora. Przy 25-letniej
eksploatacji zsumuje si to do dodatkowych oszcz dno ci rz du oko o 940 z , w stosunku do kolektora p askiego.
Na zako czenie o tzw. szybach pryzmatycznych stosowanych w miejsce szyb solarnych. Budowa szyb pryzmatycznych sprawia,
e wiat o padaj ce pod dowolnym k tem zostaje za amane do wn trza kolektora. Nie ma potrzeby stosowania mechanizmu
obrotowego kolektora. Szyby pryzmatyczne s tak e anty refleksyjne (oko o 5% wy sza efektywno w stosunku do szyb
prze roczystych). Zastosowanie szyb pryzmatycznych daje wzrost efektywno ci pracy kolektora rednio o oko o 5 -7 %,
w porównaniu do kolektorów z klasyczn szyb , co prowadzi do dalszego zmniejszenia ró nic pomi dzy kolektorami pró niowymi
a p askimi. Szyby pryzmatyczne s jednak dro sze od zwyk ych prze roczystych szyb solarnych.
13 SUNERGY
Podsumowanie:
1. Do podgrzewania wody u ytkowej najbardziej ekonomicznym rozwi zaniem od strony rentowno ci inwestycji jest zastosowanie
dobrych kolektorów p askich. Ich nieco mniejsza wydajno w stosunku do kolektorów pró niowych jest rekompensowana z
nadwy ni sz cen zakupu.
2. Do wspomagania grzewczego co. sensownym jest stosowanie kolektorów pró niowych, ewentualnie dobrej klasy kolektorów
askich. Nieco ni sza wydajno kolektorów p askich jest rekompensowana ni sz cen zakupu. Istniej ce ró nice w rocznym
uzysku energii mog by atwo zrównowa one zwi kszeniem powierzchni kolektorów p askich i dobrze dopracowan instalacj
solarn .
3. Na ko cow wydajno instalacji solarnej maj wp yw nie tylko parametry wydajno ciowe kolektorów, ale równie parametry
wymiennika ciep a w zasobniku wody. Z naszego do wiadczenia wynika, e optymalne wielko ci przep ywu dla kolektorów i
wymiennika w zasobniku powinny si pokrywa . Du e odst pstwa w wielko ci optymalnego przep ywu kolektory - zasobnik mog
powodowa spadek wydajno ci instalacji solarnej nawet o 30%. Dlatego szczególnie przy kolektorach pró niowych nale y zwróci
uwag na wielko ci optymalnych przep ywów cieczy solarnej w kolektorach i zasobniku. W razie konieczno ci prosimy o kontakt
z Sunergy.
4.2 Straty cieplne uk adu po cze
Straty cieplne uk adu po cze maj istotny wp yw na efektywno pracy systemu s onecznego a tym samym na ilo uzyskiwanej
energii cieplnej. Przy cis ym doborze ilo ci kolektorów nale y je uwzgl dni .
Zasobniki solarne
Standardowe stosowane ocieplenia zasobników wody to obecnie grubo ci 7-10 cm. Nie polecamy stosowania zasobników z
ociepleniem o grubo ci < 5 cm.
Straty cieplne zasobników o izolacji 7-10 cm wynosz rednio ~ 0.46 W/m2K (przy pow. zasobnika 4 m2 daje to ~ 1.9 W/K). Przy
temperaturze wody w zasobniku 50 - 55 �C i temperaturze pomieszczenia 20 �C straty zasobników zawieraj si w przedziale 40 -
90 kWh rocznie.
Grupy solarne
Grupy solarne SUNERGY s wyposa one standardowo w p aszcz z utwardzonej pianki EPP o grub. 4 - 5 cm. Z uwagi na ma
powierzchni , ich straty ciep a s ma e i do pomini cia.
Wymienniki ciep a
Wymienniki ciep a posiadaj ma powierzchni zewn trzn , co przy ociepleniu o grub. 4 - 5 cm sprawia, e ich straty ciep a do
otoczenia s ma e i równie do pomini cia.
Po czenia cieczowe
Znacz rol odgrywaj straty ciep a w uk adzie po cze cieczowych instalacji solarnej. Z tego powodu po czenia cieczowe
nale y bardzo starannie ociepla .
Otuliny o grubo ci 13 mm zapewniaj zgodnie z obecnie obowi zuj norm 50% skuteczno ci ocieplenia, otuliny o grubo ci
25 mm 100% skuteczno ci ocieplenia.
Typowa instalacja solarna z rurkami Cu o r. 18 mm i ca kowitej d ugo ci po cze 20 m, posiada powierzchni zewn trzn ~ 1.2 m2.
Straty ciep a do otoczenia wynosz odpowiednio:
otulina 13 mm wsp. strat ~ 2.8 W/K ~ 110 W
otulina 19 mm ~ 1.9 W/K ~ 80 W
otulina 25 mm ~ 1.4 W/K ~ 60 W
Podane ca kowite straty ciep a wyliczono przy temperaturze cieczy w instalacji 60 �C i temperaturze otoczenia 20 �C. Powy sze
zestawienie wskazuje na do istotny fakt, mianowicie im wy sza temperatura w instalacji solarnej tym wy sze straty ciep a. Je eli
chcemy zredukowa straty ciep a musimy prowadzi instalacj solarn przy ni szych temperaturach. Co z kolei jest trudne do
zrealizowania przy wspomaganiu grzewczym co. i zastosowaniu kolektorów pró niowych, które pracuj w tzw. Low-Flow modzie i
du ej "T.
14 SUNERGY
4.3 Dobór ilo ci kolektorów s onecznych
Dobór typu i ilo ci kolektorów do istniej cego zapotrzebowania ma istotny wp yw na stopie wykorzystania energii s onecznej.
Dok adne dopasowanie ilo ci kolektorów do potrzeb wymaga znajomo ci wielu parametrów. Omówimy najwa niejsze parametry,
które s niezb dne przy poprawnym doborze ilo ci kolektorów.
Ogrzewanie wody - Wspomaganie grzewcze co. - Ogrzewanie wody w basenie k pielowym
4.3.1 Ogrzewanie wody
Wymagana jest znajomo ilo ci dziennie zu ywanej ciep ej wody lub ilo osób korzystaj cych z ciep ej wody. Je eli znamy ilo
osób korzystaj cych z ciep ej wody, istotny jest tak e sposób wykorzystania ciep ej wody. rednio przyjmujemy 40 - 70 l na osob ,
przy prysznicu 10 - 20 l na osob o parametrze 55-60 �C.
Przyk ad: dzienne zu ycie ciep ej wody o temp. 50  55 �C wynosi 800 l.
Dobieramy: 4 kolektory SUNERGY typu PK03 (2.6 m2)
poniewa wydajno grzewcza 1 kolektora wynosi 200 l ( 55 - 60�C)
lub 1 m2 kolektora posiada wydajno grzewcz ~ 85 l
Alternatywnie dobieramy: 5-6 kolektorów SUNERGY typu PK02 (2.2 m2)
poniewa wydajno grzewcza 1 kolektora wynosi 170 l ( 55  60�C)
lub 1 m2 kolektora posiada wydajno grzewcz ~ 85 l
Kolektory pró niowe:
4 kolektory SUNERGY typu PKR02 (2.2 m2)
poniewa wydajno grzewcza 1 kolektora pró niowego PKR02 wynosi ( 220 l) lub 1 m2 kolektora posiada wydajno grzewcz ~100 l
4.3.2 Wspomaganie grzewcze co.
Podstawowym parametrem jest znajomo powierzchni u ytkowej budynku. Innym parametrem mo e by oczekiwany procent
oszcz dno ci kosztów ogrzewania. Dodatkowo nale y zna ilo rocznie zu ywanej energii grzewczej.
Przyk ad: budynek posiada powierzchni u ytkow 100 m2.
Dobieramy: 6 - 10 m2 kolektorów SUNERGY typu PK02 lub PK03
poniewa 1 m2 pow. kolektora ogrzewa powierzchni 10  15 m2
5  8 m2 kolektorów pró niowych
poniewa 1 m2 kolektora pró niowego ogrzewa powierzchni 13  18 m2
Uwaga: podane najmniejsze warto ci powierzchni kolektorów s s uszne tylko dla budynków dobrze ocieplonych < 120 kWh / m2* a
4.3.3 Ogrzewanie wody w basenie k pielowym
Wymagana jest znajomo powierzchni tafli wody, okres u ytkowania: ca orocznie - okresowo, typ basenu: kryty  odkryty.
Przyk ad: basen o powierzchni 50 m2, odkryty
Dobieramy: 25 m2 kolektorów SUNERGY typu PK02 lub PK03
poniewa uproszczon regu doboru jest ilo kolektorów = � powierzchni tafli wody.
Dla basenów preferujemy wi ksze kolektory typu PK03.
Uwaga: kolektory pró niowe nie nale y stosowa do ogrzewania wody w basenie. Bardzo niekorzystna relacja pomi dzy kosztem
zakupu a czasem amortyzacji. W zakresie temperatur pracy do ~ 55�C dobrej klasy kolektory p askie z absorberem typu Tinox /
Sunselect s wydajniejsze od kolektorów pró niowych.
15 SUNERGY
5. Porównanie wydajno ci kolektorów p askich i pró niowych
Na zako czenie prezentujemy wyniki praktycznych testów kolektorów p askich i pró niowych. Aby zobrazowa wp yw doboru ilo ci
kolektorów na temperatury uzyskiwane w zasobniku, zastosowali my 2 zasobniki o ró nych pojemno ciach.
t pochylenia kolektorów 40 �, temperatura otoczenia 1 �C, temperatura pocz tkowa wody w zasobniku solarnym
15 �C. Instalacja solarna solidnie ocieplona otulina HT o grub. 25 mm. Zastosowano kolektory o powierzchni absorbera 4.4 m2.
Kolektory s oneczne: aski PK02 (2.2 m2) - absorber Tinox o wsp. emisji � = 0.05
Pró niowy PKR02 (2.2 m2) - absorber wysoko selektywny zamkni ty w rurze pró niowej
1 zasobnik Temperatura w [ �C] w cz ci solarnej zasobnika
poj. 300 l
1 typ pogody 2 typ pogody 3 typ pogody
~ 950 W/m2 ~ 450 W/m2 ~ 250 W/m2
Godzina 10 �� 14 �� 16�� 10 �� 14�� 16�� 10�� 14�� 16��
aski 28.1 64.8 76.9 21.4 39.6 48.0 18.6 29.7 34.5
Pró niowy 28.6 68.3 89.7 21.5 41.7 50.5 18.7 30.2 35.4
4 typ pogody (dni mocno pochmurne i deszczowe, w zimie dni pochmurne) ~ 50 W/m2
Godzina 10 �� 14 �� 16��
aski 15.7 18.0 19.1 Z uzyskanych danych wynika, e wraz ze spadkiem nas onecznienia
Pró niowy 15.7 18.1 19.2 ró nice pomiedzy obu typami kolektorów staj si coraz mniejsze.
2 zasobnik Temperatura [ �C] w cz ci solarnej zasobnika
poj. 400 l
1 typ pogody 2 typ pogody 3 typ pogody
~ 950 W/m2 450 W/m2 ~ 250 W/m2
Godzina 10 �� 14 �� 16�� 10 �� 14�� 16�� 10�� 14�� 16��
Selektywny 23.9 49.1 59.3 19.2 31.9 37.2 17.3 24.6 27.8
Pró niowy 24.2 51.8 63.6 19.2 32.3 38.1 17.3 24.7 28.1
4 typ pogody (dni mocno pochmurne i deszczowe, w zimie dni pochmurne) ~ 50 W/m2
Godzina 10 �� 14 �� 16��
Selektywny 15.5 17.0 17.8
Pró niowy 15.5 17.1 17.8
Podsumowanie:
Zmniejszenie pojemno ci zasobnika wody prowadzi do wzrostu temperatury wody ogrzewanej przez instalacje solarn w zasobniku.
Wzrost temperatury pracy instalacji (wy sza temperatura wody ogrzanej w zasobniku) prowadzi jednak do spadku efektywno ci
pracy instalacji solarnej.
Straty ciep a zaczynaj odgrywa znacz rol przy temperaturach cieczy > 60 �C. Wysoka sprawno kolektorów pró niowych,
która umo liwia podgrzewanie wody do wy szych temperatur, prowadzi do wzrostu strat ciep a. Stosowanie kolektorów pró niowych
wymaga starannego ocieplenia wszystkich komponentów instalacji solarnej. Prowadzi to do wzrostu kosztów inwestycji i wyd a
czas amortyzacji instalacji solarnej.
Stosowanie kolektorów pró niowych wymaga starannego rozwa enia relacji pomi dzy kosztem zakupu a oczekiwanym
wzrostem uzysku energii. Z tych powodów rozs dne stosowanie kolektorów pró niowych to instalacje do ogrzewania wody
i wspomagania grzewczego co.
Priorytetowo nale y stosowa dobrej klasy i o du ym gabarycie kolektory p askie. Ich ni sza cena zakupu ( rednio 2-3 krotnie)
rekompensuje z nadwy , ich "nieco" ni szy roczny uzysk energii.
Np. PK03 (absorber 2.60 m2) z rocznym uzyskiem energii ~ 1300 kWh (cena ~2200 z ) a kolektor pró niowy (absorber 2.20 m2)
roczny uzysk energii równie ~ 1300 kWh (cena ~ 4500 z ).
16 SUNERGY
6. Systemy s oneczne  zestawy solarne
Poni ej opisujemy dobór poszczególnych komponentów instalacji solarnej SUNERGY do potrzeb. W dalszej cz ci przedstawiamy
zasadnicze rozwi zania uk adowe instalacji s onecznych oferowanych przez Sunergy. Systemy te s sprawdzone w praktyce, w ju
funkcjonuj cych instalacjach.
Oferujemy systemy s oneczne do:
1. Ogrzewania wody
2. Ogrzewania wody i do wspomagania grzewczego co.
3. Ogrzewania wody w basenach k pielowych i ogrzewania budynku
4. Dowolna kombinacja jednego z wy ej wymienionych systemów tzw. Systemy wielofunkcyjne
6.1 Dobór komponentów systemu solarnego
Przedstawione regu y doboru nie s cis e i mog by w praktyce stosowane z pewnym odst pstwem.
6.1.1 Ogrzewanie wody
Wymagana ilo ci kolektorów
Regu a doboru powierzchni absorbera do zapotrzebowania na ciep wod u ytkow
1m2 absorbera dla ~ 1 osoba (w okresie wiosna - jesie )
1,5 m2 absorbera dla ~ 1 osoba (w okresie zimy)
lub 1m2 absorbera ~ 50 - 80 l wody (~55�C)
przy prysznicu 1m2 absorbera ~ 3 - 5 osób
1 kolektor PK03 wydajno grzewcza 200 l wody o temp. ~ 55 �C (3 - 5 h)
1 kolektor PK02 wydajno grzewcza 170 l wody o temp. ~ 55 �C (3 - 5 h)
Typowe zapotrzebowanie na energi do ogrzewania wody u ytkowej:
dla 2 - 4 osób ~ 2600 kWh rocznie (przy zapotrzebowaniu 50 - 80 l / 1 osob )
Proponujemy zatem system s oneczny z 2 szt. PK02 ( 4.4 m2 absorbera) lub 2 szt. PK03 (5.2 m2 absorbera).
Taki system wytwarza rednio ~ 2300 kWh (PK02) lub 2730 kWh (PK03) energii rocznie.
Wymagana wielko zasobnika
Pojemno zasobnika solarnego ustalamy wed ug przeci tnego zu ycia ciep ej wody o temp. 45 �C przez 1 osob na dzie . Z regu y
dane statystyczne podaj nast puj ce wielko ci:
du e zu ycie wody 70 - 110 l
rednie zu ycie 50 - 70 l
niskie zu ycie poni ej 50 l
prysznic 10  20 l
W dobrej klasy hotelach zu ycie mo e osi gn warto 150 - 250 l na 1 osob .
Je eli ustalimy temperatur wody w zasobniku na poziomie 50 - 55 �C, minimalna pojemno zasobnika solarnego
powinna wynosi ostatecznie:
Vz = ilo zu ywanej wody x ilo osób
Wielko zasobników solarnych w systemach Sunergy dostosowano do redniego zu ycia wody. Z uwagi na fakt, e w zasobniku
solarnym ~ 1/3 pojemno ci ogrzewana jest ogrzewana konwencjonalnie, jest mo liwe zwi kszenie pojemno ci zasobnika, bez
konieczno ci zwi kszania ilo ci kolektorów.
17 SUNERGY
Jest to dopuszczalne, gdy zastosowanie wi kszego zasobnika zwi ksza stopie wykorzystania energii s onecznej, zmniejsza
jednak warto maksymalnie uzyskiwanej temperatury wody w zasobniku solarnym.
Dobór typu zasobnika wody:
Ka dy zasobnik solarny sk ada si z dwóch stref grzewczych: górnej która stanowi ~ 1/3 pojemno ci i dolnej stanowi cej ~2/3 pe nej
obj to ci zasobnika. Górna cz jest ogrzewana konwencjonalnie tj. elektrycznie lub za pomoc kot a co., ewentualnie kominka z
czopem wodnym, dolna za pomoc energii s onecznej.
Je eli górn cz wody w zasobniku ogrzewamy elektrycznie, oznacza to stosowanie zasobnika solarnego tylko z jedn doln
ownica obiegu solarnego.
Je eli górn cz wody w zasobniku ogrzewamy za pomoc kot a co. lub kominka z czopem wodnym, nale y zastosowa zasobnik
solarny z dwoma w ownicami. Górna w ownica pod czona jest do kot a co. W instalacji co. mo na zastosowa kocio co. -
jednofunkcyjny lub kocio 2-funkcyjny.
6.1.2 Wspomaganie grzewcze co.
Wymagana ilo kolektorów
Przy doborze ilo ci kolektorów nale y najpierw uwzgl dni zapotrzebowanie dla ogrzewania wody. Nast pnie nale y
wyliczy wymagan ilo kolektorów. I tak np. dla rodziny 2-4 osobowej do ogrzewania wody potrzebujemy
rednio 2 kolektory s oneczne PK02 lub PK03. Ka dy dodatkowy kolektor mo e s do wspomagania grzewczego
co. Z tych powodów wspomaganie grzewcze co. jest zalecane przy ca kowitej powierzchni absorbera > 6 m2.
Regu a doboru pow. absorbera do dogrzewanej powierzchni u ytkowej budynku:
1m2 absorbera ~ 10  20 m2 pow. budynku
Wielko parametru ogrzewanej pow. budynku zale y od stopnia jego ocieplania. Dla budynków o rocznym zapotrzebowaniu na
energi grzewcz rz du 80  120 kWh / m2 nale y przyj parametr 10 m2. Dla budynków o zapotrzebowaniu < 80 kWh / m2 mo na
przyj parametr 15-20 m2.
Wymagana wielko zasobnika
W systemach wspomagaj cych grzewczo co. rozs dnie jest dobra nieco wi kszy zasobnik, poniewa w instalacji solarnej znajduje
si wi cej kolektorów i w okresie lata produkuj one wi cej ciep a ni wynosi zapotrzebowanie. Unikamy tym samym przegrzewania
instalacji i niepotrzebnego obni enia efektywno ci pracy ca ej instalacji.
Vz = ilo zu ywanej wody x ilo osób x (~ 1.3)
Generalnie przy wspomaganiu grzewczym co. mamy wi ksz swobod doboru. Gdy powi kszenie systemu solarnego, oznacza w
praktyce tylko zwi kszenie ilo ci kolektorów, a co za tym idzie skrócenie czasu amortyzacji. Ka dy dodatkowy kolektor oznacza
zawsze dodatkow energi , bez nak adów zwi zanych z pozosta ymi komponentami zestawu. Optymalny dobór ilo ci kolektorów do
potrzeb grzewczych wi si z wi kszymi kosztami pocz tkowymi. Dlatego w praktyce najlepiej jest zaproponowa mniejszy
zestaw z mo liwo ci dalszej rozbudowy. Jedyny warunek to wykonanie podczas pierwszej instalacji po cze cieczowych o
przekroju dostosowanym do planowanej ilo ci kolektorów (dobór wymaganych przekrojów rurek Cu w systemach SUNERGY zob.
materia informacyjny dla instalatorów).
6.1.3 Ogrzewanie wody w basenie k pielowym
Du e nas onecznienie w okresie wiosenno  letnim sprawia to, e systemy s oneczne maj pierwszorz dne zastosowanie w
instalacjach do ogrzewania wody w basenach k pielowych.
Uproszczony dobór ilo ci kolektorów do wielko ci basenu k pielowego jest nast puj cy:
1/2 powierzchni lustra wody ~ powierzchnia instalowanych kolektorów
Przyk ad: basen o powierzchni 40 - 60 m2
18 SUNERGY
Nale y zainstalowa ~ 30 m2 powierzchni absorberów tj. ~ 14 szt. kolektorów PK02 lub 12 szt. PK03. Generalnie nale y stosowa
najta sze kolektory s oneczne (mog by równie z klasycznym czarnym absorberem), gdy woda w basenie nie wymaga
podgrzewania jej do temperatury > 40 �C. Dok adny dobór ilo ci kolektorów musi uwzgl dnia dodatkowe parametry u ytkowania
basenu k pielowego.
Basen kryty u ytkowany
w okresie kwiecie do wrze nia w okresie czerwiec do lipca
Kolektor s oneczny PK02 PK03 PK02 PK03
z przykryciem 0.25 0.20 0.15 0.10
bez przykrycia 0.40 0.30 0.30 0.25
Basen odkryty u ytkowany
w okresie kwiecie do wrze nia w okresie czerwiec do lipca
Kolektor s oneczny PK02 PK03 PK02 PK03
z przykryciem 0.60 0.50 0.50 0.45
bez przykrycia 0.90 0.80 0.70 0.60
Dane liczbowe s podane w m2 pow. kolektorów / 1 m2 pow. lustra basenu
Przyk ad: dla basenu krytego z przykryciem o pow. 50 m2, który jest u ytkowany w okresie od kwietnia do wrze nia nale y
zastosowa kolektory PK02 o pow. 12.5 m2.
Z tabeli: dla kolektora PK02 0.25 x 50 m2 pow. basenu = 12.5 m2
dla kolektora PK03 0.20 x 50 m2 pow. basenu = 10 m2
Uwaga: do ogrzewania wody w basenie nie stosujemy kolektorów pró niowych !!!
6.2 Dobór grupy solarnej
Zadaniem grupy solarnej jest zabezpieczenie instalacji solarnej przed nadmiernym wzrostem ci nienia. Mo e to wyst pi w dzie
oneczny, gdy zostanie wy czony obieg cieczy np. wy czenia zasilania pompy obiegowej lub zapowietrzenie instalacji. Dochodzi
wtedy do znacznego wzrostu temperatury > 130 �C. Przed wzrostem ci nienia chroni instalacj naczynie wyrównawcze. Ostateczne
zabezpieczenie stanowi zawór bezpiecze stwa. Ka dy zestaw solarny SUNERGY jest wyposa ony w grup solarn w komplecie z
solarnym naczyniem wyrównawczym. Wielko naczynia jest dobierana do obj to ci cieczy w instalacji solarnej. Programowo
stosujemy wi ksze naczynia wyrównawcze, gdy kolektory montowane s na dachach budynków o ró nych wysoko ciach, w
zwi zku z tym istniej ró nice w obj to ci zastosowanej cieczy solarnej.
W standardzie oferujemy 3 wielko ci grup solarnych, w komplecie z naczyniem wyrównawczym, które s dostosowane
do pracy w instalacjach solarnych, z okre lon ilo ci kolektorów SUNERGY.
Grupa solarna GS-01: Przy cza cieczowe � , normowana rednica przep ywu DN20.
Pompa solarna Wilo ST 20/6 .... 20/11.
Dla instalacji solarnych z maksymalnie 12 kolektorami typu PK02 lub PK03.
Grupa solarna GS-02: Przy cza cieczowe 1 , normowana rednica przep ywu DN25.
Pompa solarna 25/6 i 25/7.
Dla instalacji solarnych z maksymalnie 24 kolektorami typu PK02 lub PK03.
Grupa solarna GS-03: Przy cza cieczowe 5/4 , normowana rednica przep ywu DN32.
Pompa solarna 32/60 ... 32/10.
Dla instalacji solarnych z maksymalnie 36 kolektorami typu PK02 lub PK03.
Naczynie wyrównawcze jest po czone z grup solarn za pomoc elastycznej flexrury. Ka da grupa solarna jest wyposa ona
standardowo w pomp solarn , dwa termometry, manometr, zawór bezpiecze stwa, zespó do nape nia i przep ukiwania instalacji
solarnej (wyj tek GS-03) i dwa grawitacyjne zawory zwrotne. Wszystkie komponenty w wersji solarnej. Zawory zwrotne
zabezpieczaj instalacj solarn przeciw niekontrolowanemu obiegowi cieczy w instalacji, gdy zostanie wy czona pompa solarna.
Niekontrolowany obieg cieczy prowadzi do szybkiego sch adzania wody w zasobniku.
19 SUNERGY
6.3 Dobór uk adu sterowania
W zale no ci od przeznaczenia instalacji solarnej i wybranego schematu instalacyjnego SUNERGY oferuje
6 typów profesjonalnych sterowników solarnych, które s w standardzie dobrane do wybranego typu instalacji.
Sterownik ST-01/RS-011: Instalacje 1 obwodowe.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody z 1 zasobnikiem wody.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody w basenie k pielowym.
Sterownik :RS-020 Instalacje 1 obwodowe.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody z 1 zasobnikiem wody.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody w basenie k pielowym.
+ Funkcja do adowania zasobnika lub licznik energii s onecznej.
Sterownik RS-020/ST-021: Instalacje 2 obwodowe.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody z 2 zasobnikami wody.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody z 1 zasobnikiem i wspomagania grzewczego co.
poprzez p ytowy wymiennik ciep a.
Dla instalacji solarnych do ogrzewania wody z 1 zasobnikiem i do ogrzewania wody w basenie
k pielowym.
Sterownik ST-021/US-03: Instalacje 3 i 4 obwodowe.
Wszystkie typy instalacji solarnych.
Du e rozbudowane instalacje solarne.
Licznik energii s onecznej.
Modu aplikacyjny dla US-03
Zastosowanie dodatkowego(ych) modu u aplikacyjnego umo liwia rozszerzenie funkcji steruj cych uk adu US-03 i sterowanie prac instalacji
solarnych o dowolnym stopniu z enia i dowolnej wielko ci.
6.4 Wymagany stela Alu
Kolektory s oneczne mog by montowane na wszystkich pokryciach dachowych lub p askiej powierzchni. Dla wymaganej ilo ci
kolektorów oferujemy gotowe stela e. Z uwagi na dobór wymaganych uchwytów, nale y poda typ dachu i typ pokrycia dachowego.
Przy pokryciach dachówkowych typ dachówki.
6.5 Wymagana obj to cieczy solarnej
Znajduje si w pakiecie, ilo cieczy solarnej (Tyfocor) jest dopasowana do wielko ci danego systemu solarnego, odpowiada
znanym z praktyki instalacyjnej ilo ciom cieczy, która jest niezb dna do nape niania instalacji solarnej.
6.6 Wzajemne dopasowanie komponentów
W oferowanych przez SUNERGY zestawach solarnych wszystkie komponenty s wzajemnie dopasowane.
Przy zamówieniu nale y poda nr. katalogowy produktu  oznaczenie systemu solarnego oraz typ pokrycia dachowego.
W naszej ofercie posiadamy tak e nietypowe rozwi zania uk adowe, dostosowane do indywidualnych potrzeb.
Rozwi zania te s wykonywane po u ci leniu wszystkich wymaganych parametrów dotycz cych planowanej instalacji.
W celu u ci lenia wielko ci i typu zestawu solarnego nale y poda podstawowe dane:
- przeznaczenie systemu solarnego
- ilo zu ywanej wody lub ilo osób korzystaj cych z cwu
- dzienne zapotrzebowanie na wod
- wymagany sposób ogrzewania wody
- powierzchni budynku dla wspomagania grzewczego co.
- przybli one roczne zu ycie energii na 1 m2 powierzchni budynku
- wysoko budynku, typ dachu i pokrycia dachowego
- powierzchni basenu oraz jego typ i okres u ytkowania
- wymagan temperatur wody w basenie
W razie konieczno ci stoimy telefonicznie z pomoc do Pa stwa dyspozycji.
20 SUNERGY
7. Systemy solarne  podstawowe rozwi zania uk adowe
7.1 Do ogrzewania wody
7.1.1 Z istniej cym podgrzewaczem wody
SUNERGY oferuje zestawy solarne do ogrzewania wody z 1 lub 2 zasobnikami solarnymi. Zasobniki ci nieniowe lub buforowe mog
by wyposa one w jedn lub dwie w ownice. Ponadto oferujemy zestawy solarne z p ytowym wymiennikiem ciep a do wspó pracy z
zasobnikami bez w ownic solarnych.
Przedstawiony wariant uk adowy stosujemy, gdy w istniej cej
instalacji cwu jest ju zamontowany podgrzewacz wody. Stan
techniczny istniej cego ju w instalacji podgrzewacza lub
zasobnika wody powinien by dobry. Jako zasobnik solarny
mo emy zastosowa ta szy zasobnik z jedn w ownic ,
który zostaje w czony w szereg z istniej cym
podgrzewaczem. Przy ka dym rozbiorze cwu, woda ogrzana
w zasobniku solarnym do adowuje automatycznie istniej cy
podgrzewacz wody. Ilo energii zu ytej przez istniej cy
podgrzewacz wody, zostaje zredukowana, o ilo energii
dostarczonej z zasobnika solarnego. Stosujemy sterownik
ST-01 lub gdy chcemy zlicza ilo dostarczonej energii
onecznej, sterownik RS-011.
Omawiany wariant uk adowy mo e by zwi kszony o dalsze
zasobniki solarne.
Dodatkowo mo na zastosowa funkcj prze adowania
zasobników. Nale y zastosowa sterownik RS-011.
Zalety:
Niski koszt ca ej instalacji. Je eli stosujemy zasobnik solarny z grza elektryczn , energia s oneczna mo e by dostarczana do
pe nej obj to ci zasobnika (przy wy czonej grza ce). W okresie letnim mo liwo wy czenia istniej cego podgrzewacza wody
poprzez przekonfigurowanie instalacji. Funkcje grzewcz przejmuje wtedy w pe ni zasobnik solarny.
Wady:
Dwa zasobniki wody. W ma ych kot owniach problemy z miejsce i monta em. Nieco wi ksze straty cieplne do otoczenia w
porównaniu do wariantu z jednym zasobnikiem.
7.1.2 Z 1 zasobnikiem solarnym
Wariant uk adowy polecany przy nowo zak adanych instalacjach wody
ytkowej. Zasobnik solarny wyposa ony jest w dwie w ownice:
doln solarn i górn dla kot a co. W obieg dolnej w ownicy
czone s kolektory s oneczne. W obieg górnej w ownicy zostaje
czony kocio co. Górna obj to wody ogrzewana jest w sposób
konwencjonalny, natomiast dolna cz przez kolektory s oneczne.
Alternatywnie w miejsce górnej w ownicy mo emy zastosowa
grza elektryczn . Funkcja do adowania zasobnika mo e by
realizowana poprzez sterownik solarny RS-011. Standardowo
stosujemy sterownik ST-01.
Omawiany wariant uk adowy mo e by zwi kszony o dalsze
zasobniki solarne. Zale nie od ilo ci zasobników, sterowanie
z RS-02, ST-021 lub US-03.
21 SUNERGY
Zalety:
jeden zasobnik solarny, mniejsze straty ciep a w stosunku do wariantu z dwoma zasobnikami.
Wady:
wy szy koszt zasobnika z dwoma w ownicami. Propagowana opinia, o tym e ogrzewanie wody przez kocio co. zasilany gazem
lub olejem opa owym jest ekonomiczniejsze od ogrzewania energi elektryczn , jest niezupe nie s uszna w przypadku zastosowania
energii s onecznej. Cz ste w czenia i wy czenia kot ów co. w po czeniu z jednoczesnym uruchamianiem pompy obiegowej
redukuj znacznie sprawno (< 80%) takiego sposobu podgrzewania wody. Podczas gdy sprawno podgrzewania wody za
pomoc energii elektrycznej jest sta a i bliska ~ 96 %. Zmniejsza to ró nice pomi dzy obydwoma sposobami ogrzewania wody,
zwa ywszy e zastosowanie energii s onecznej przynosi rednio 75  85 % oszcz dno ci konwencjonalnych kosztów ogrzewania
wody i do dogrzania konwencjonalnie pozostaje zaledwie 15  25%.
7.1.3 Z dwoma zasobnikami solarnymi
Uk adem alternatywnym do obydwu poprzednich wariantów
jest uk ad z dwoma zasobnikami solarnymi. Zastosowanie
dwóch zasobników umo liwia wzrost efektywno ci pracy
systemu solarnego. Jest to szczególnie wa ne w dni
oneczne w okresie letnim, gdy oko o godziny 13�� woda w
zasobniku solarnym zostaje nagrzana do temperatury rz du
45 - 50 �C. Dalszy wzrost temperatury w instalacji solarnej
powoduje wzrost strat ciep a, przez co maleje sprawno .
Celowym jest zatem prze czenie ogrzewania solarnego na
drugi zasobnik. Sterowanie z uk adu RS-02.
2 pompy obiegowe s realizowane poprzez stosowanie
gotowych grup solarnych 2 obwodowych np. GS-012 lub
GS-022 (katalog SUNERGY). Opisany uk ad mo e by
rozbudowany o dowoln ilo dodatkowych zasobników
solarnych. Nale y stosowa wtedy sterownik ST-021 / US-03.
Uk ad 2 pomp obiegowych mo na zast pi poprzez
prze czanie przep ywu z jednego zasobnika na drugi,
wykorzystuj c zawór 3-drogowy.
7.1.4 Z p ytowym wymiennikiem ciep a
W obwodzie solarnym w miejsce w ownicy zasobnika wody jest zastosowany p ytowy wymiennik ciep a. W obwodzie
wtórnym wymiennika znajduje si zasobnik - bufor. Obieg w obwodzie wtórnym wymusza pompa obiegowa.
Uk ad wymaga synchronizacji pracy pomp obiegowych P1
i P2. Wysterowanie jest zale ne od porównania temperatury
T1, T2 i T3. Sterowanie z uk adu ST-021. Zale nie od ilo ci
zamontowanych kolektorów dobieramy wymiennik ciep a
WM-01, 02 lub WM-03 (zob. katalog SUNERGY).
Zalety:
mo liwo warstwowego adowania zasobnika wody.
Warstwowe ogrzewanie wody prowadzi do wzrostu
sprawno ci pracy instalacji solarnej (zob. drugi wariant
instalacyjny).
Wady:
konieczno stosowania p ytowego wymiennika ciep a
i dodatkowej pompy obiegowej.
22 SUNERGY
Rozbudowanie uk adu o dodatkowy zawór 3-drogowy
umo liwia realizacj tzw. warstwowego adowania wody
w zasobniku. W pierwszej kolejno ci jest adowana górna
cz zasobnika, w drugiej kolejno ci rodkowa. adowanie
warstwowe przyczynia si do szybszego odci enia
konwencjonalnego adowania zasobnika z kot a co., a tym
samym do wi kszych oszcz dno ci energii.
Odpowiedni sterownik to ST-021 lub US-03. Zale nie od ilo ci
zamontowanych kolektorów dobieramy wymiennik ciep a
WM-01, 02 lub WM-03 (zob. katalog SUNERGY).
7.2 Do ogrzewania wody i wspomagania grzewczego co.
SUNERGY oferuje systemy solarne do wspó pracy z p ytowym wymiennikiem ciep a, z dodatkowym zasobnikiem solarnym, z
zasobnikiem dwufunkcyjnym i zasobnikiem buforowym.
7.2.1 Do wspó pracy z p ytowym wymiennikiem ciep a
W porównaniu do typowego systemu do ogrzewania wody, w obwód kolektorowy zostaje dodatkowo w czony p ytowy wymiennik
ciep a. Po ogrzaniu wody w zasobniku solarnym do zadanej temperatury, próg prze czania jest ustawiany w uk adzie sterowania,
nast puje uruchomienie zaworu 3-drogowego. Wymiennik ciep a jest w czony na powrocie co. Instalacja co. jest ogrzewana
solarnie poprzez wymiennik ciep a.
Zalety:
niski koszt instalacji. Efektywne wykorzystanie energii
onecznej. Ciep o z instalacji solarnej zostaje bezpo rednio
przekazane instalacji co. Pobór konwencjonalnej energii
zostaje automatycznie zredukowany o ilo energii
dostarczonej z instalacji solarnej. Przy optymalnym doborze
ilo ci kolektorów do potrzeb grzewczych, istnieje mo liwo
wykorzystania kolektorów jako samodzielnego i jedynego
ród a ogrzewania budynku
Wady:
brak mo liwo ci kumulowania energii s onecznej. W okresie
letnim przy ograniczonym rozbiorze cwu i wy czonym
wspomaganiu grzewczym co., przegrzewanie instalacji
solarnej i instalacji cwu.
W obwodzie kolektorowym istnieje mo liwo zastosowania
2 wariantów uk adowych: 2 pompy obiegowe np. grupa
solarna dwuobwodowa GS-012, GS-022 lub zawór 3-
drogowy.
W wariancie z 2 pompami obiegowymi przy zastosowaniu uk adu sterowania US-03 istnieje mo liwo wysterowania jednocze nie
dwóch pomp P1 i P2. W instalacjach z wi ksz ilo ci kolektorów daje to mo liwo jednoczesnego, wst pnego ogrzewania wody
i wspomagania grzewczego co. Dodatkowo mo na niewykorzystan nadwy ciep a zgromadzonego w zasobniku, przekaza
instalacji co. Przynosi to spore oszcz dno ci konwencjonalnych kosztów ogrzewania np. podczas porannego uruchamiania
instalacji co. Zale nie od ilo ci zamontowanych kolektorów dobieramy wymiennik ciep a WM-01, 02 lub WM-03 (zob. katalog
SUNERGY).
23 SUNERGY
7.2.2 Z dodatkowym zasobnikiem solarnym
Uk ad jest wyposa ony w dwa oddzielne zasobniki wody. 1 zasobnik solarny wyposa ony jest w dwie w ownice lub jedn
ownic solarn i grza elektryczn . 2 zasobnik solarny jest wyposa ony tylko w jedn w ownic solarn . Pierwszy zasobnik
y do ogrzewania wody, drugi s y do wspomagania grzewczego instalacji co.
Po ogrzaniu wody w zasobniku solarnym do temperatury
wymaganej temperatury (próg prze czania jest
programowany w uk adzie sterowania) nast puje
uruchomienie zaworu 3-drogowego i w czenie w obieg
solarny w ownicy 2 zasobnika.
Instalacja solarna ogrzewa wod w drugim zasobniku, który
jest wpi ty w powrót co. Po nagrzaniu wody do zadanej
temperatury (próg w czania jest programowany w uk adzie
sterowania) nast puje uruchomienie drugiego zaworu
3-drogowego i w czenie w obieg powrotu co. drugiego
zasobnika. Ciep o zgromadzone w tym zasobniku jest
przekazywane instalacji co.
Zalety:
Efektywne wykorzystanie energii s onecznej poprzez
zastosowanie dwóch oddzielnych zasobników wody.
Mo liwo kumulowania energii w ci gu dnia, z
przeznaczeniem na pó niejsze wspomaganie grzewcze
instalacji co. W okresie letnim mo liwo przekonfigurowania
uk adu i wykorzystanie drugiego zasobnika równie do
ogrzewania wody.
Wady:
Wy szy koszt instalacji, dwa zasobniki solarne + automatyka. D szy czas amortyzacji instalacji solarnej. W okresie letnim przy
braku zapotrzebowania na ogrzewanie co., niebezpiecze stwo przegrzewania wody w zasobniku cwu. Wymagany sterownik RS-02.
Je eli chcemy jednocze nie ogrzewa wod w 2 zasobnikach nale y zastosowa sterownik to ST-021 lub US-03.
7.2.3 Z zasobnikiem dwufunkcyjnym
Uk ad zbli ony w sposobie funkcjonowania do uk adu z pkt. 7.2.2. Ró nica polega na zastosowaniu w miejsce dwóch oddzielnych
zasobników, tzw. zasobnika dwufunkcyjnego lub tzw. zasobnika dwu p aszczowego. Zalet rozwi zania jest gromadzenie energii
onecznej tylko w jednym zasobniku, co umo liwia pe ny rozbiór ciep a, na potrzeby cwu lub na potrzeby grzewcze co.
Zalety:
efektywne wykorzystanie energii s onecznej poprzez
zastosowanie 1 du ego zasobnika, cz cego w sobie funkcj
ogrzewania wody i funkcj wspomagania grzewczego co.
Wady:
wysoka cena zasobnika dwufunkcyjnego (2-p aszczowego).
Wymagany sterownik to ST-021 lub US-03.
24 SUNERGY
7.2.4 Z zasobnikiem buforowym z w ownic solarn
Rozwi zanie uk adowe dla systemów solarnych z wi ksz ilo ci kolektorów ( > 6 szt. PK02 lub PK03). Zasobnik buforowy jest
wyposa ony w 1 w ownic solarn .
Uk ad przeznaczony wy cznie dla instalacji nisko
ci nieniowych < 3 bary lub obiektów zasilanych z w asnego
hydrofora.
Zalety: niski koszt instalacji.
Wady: ograniczone zastosowanie.
Zastosowanie dodatkowego p ytowego wymiennika ciep a
umo liwia omini cie wad tego typu instalacji.
7.2.5 Z zasobnikiem buforowym  ogrzewanie wody w przep ywie
Rozszerzenie uk adu z pkt. 7.2.4 o dodatkowe komponenty: p ytowy wymiennik ciep a, pompa obiegowa i ewentualnie miernik
przep ywu umo liwiaj ogrzewanie wody w przep ywie.
Rozwi zanie to znajduje zastosowanie tam, gdzie pojawia si
niebezpiecze stwo zastania wody w zasobniku lub buforze,
prowadz ce do rozwoju niebezpiecznych bakterii Legionistów.
Ogrzewanie wody w przep ywie jest najbardziej higienicznym
sposobem przygotowania cwu, gdy woda jest ogrzewana
podczas poboru, na bie co. Dlatego ten sposób
przygotowania cwu polecamy w firmach produkuj cych
ywno lub pensjonatach u ytkowanych tylko okresowo np.
rodki nadmorskie lub inne oraz u ytkownikom k ad cym
du y nacisk na wysok higien przygotowania cwu.
Wymagany sterownik to US-03.
7.2.6 Z zasobnikiem buforowym bez w ownicy solarnej
W porównaniu do uk adu z pkt. 7.2.4 w instalacji pojawia si dodatkowy p ytowy wymiennik ciep a, który zast puje w ownic
bufora. Podobnie jak w poprzednim uk adzie woda jest ogrzewana higienicznie w przep ywie. Rozwi zanie uk adowe dla instalacji z
wi ksz ilo ci kolektorów > 6 szt. PK03.
Wymagany sterownik to US-03.
25 SUNERGY
7.3 Do ogrzewania wody w basenie
Systemy solarne znajduj doskona e zastosowanie do ogrzewania wody w basenach k pielowych. Jest to zwi zane z nisk
temperatur czynnika grzewczego a tym samym niskimi stratami ciep a w instalacji. Instalacje solarne do ogrzewania wody w
basenie k pielowym wymagaj zastosowania zewn trznego wymiennika ciep a.
Z uwagi na konieczno ochrony kolektorów i instalacji solarnej
przeciw agresywnej wodzie basenowej oraz zabezpieczeniem
kolektorów przeciw szkodom zwi zanym z zamarzaniem wody, stosujemy
ytowy wymiennik ciep a oddzielaj cy obwód solarny od obwodu
basenowego. Kolektory mog by montowane równie w bezpo rednim
siedztwie basenu. Je eli basen jest u ywany tylko w okresie letnim nale y
zadba w okresie zimowym o dok adne opró nienie wody z wymiennika
ytowego. Je eli istnieje potrzeba konwencjonalnego dogrzewania wody w
basenie nale y stosowa sterownik US-011. Zale nie od ilo ci
zamontowanych kolektorów dobieramy wymiennik ciep a WM-01, 02 lub
WM-03 (zob. katalog SUNERGY).
7.4 Systemy solarne wielofunkcyjne
Rozbudowuj c instalacj solarn o wi ksz ilo ci kolektorów (>12 szt. PK02, PK03) i dodatkowe komponenty wraz z automatyk ,
mo na zbudowa system, który jest w stanie ogrzewa wod u ytkow , wspomaga grzewczo instalacj co. oraz ogrzewa wod w
basenie k pielowym.
Funkcjonowanie:
W pierwszej kolejno ci jest ogrzewana woda u ytkowa w
zasobniku solarnym. Po ogrzaniu wody do zadanej
temperatury (parametr programowany w uk adzie sterowania
US-03), nast puje prze czenie ogrzewania na wspomaganie
grzewcze instalacji co. lub ogrzewanie wody w basenie
pielowym.
Wybranie funkcji wspomagania grzewczego instalacji co.
uruchamia w tym przypadku zawór 3-drogowy, który w cza w
instalacj w ownic drugiego zasobnika lub p ytowy
wymiennik ciep a. Instalacja solarna ogrzewa wod w drugim
zasobniku lub wspomaga grzewczo co. Je eli temperatura
wody w 2 zasobniku jest wy sza od temperatury w instalacji
co. o zadan warto (parametr programowany w uk adzie
sterowania), nast puje uruchomienie drugiego zaworu 3-
drogowego. Woda ogrzana w tym zasobniku zostaje
przekazana instalacji co.
Je eli zosta o wybrane ogrzewanie wody w basenie k pielowym, nast puje wy czenie pompy P1 i w czenie pompy P2 i pompy P3.
Poprzez p ytowy wymiennik ciep a instalacja solarna ogrzewa wod w basenie k pielowym.
Zale nie od ilo ci zamontowanych kolektorów dobieramy wymiennik ciep a WM-01, 02 lub WM-03 (zob. katalog SUNERGY).
Monta wi kszej ilo ci kolektorów wymaga rozwa nego zaplanowania miejsca ich u enia. Gdy kolektory s tylko do ogrzewania
wody w basenie k pielowym, mo emy je montowa na p askiej powierzchni, najlepiej w bezpo rednim s siedztwie basenu. Inn
mo liwo ci jest monta kolektorów na dachu. W tym przypadku dozwolony jest ich monta nawet przy ma ych pochyleniach dachu
lub na p asko. W systemach wielofunkcyjnych monta kolektorów jest dozwolony na dachu tylko przy pochyleniach rz du 25 - 45�.
Monta na p askiej powierzchni w s siedztwie basenu jest zalecany pod warunkiem bardzo starannego ocieplenia, z regu y d ugich
po cze cieczowych do budynku, które mog znacznie obni sprawno instalacji solarnej.
Opracowanie SUNERGY
Printed by SUNERGY
Poland 01/2006
26 SUNERGY
Wydawca:
SUNERGY SolarTechnik - Produkcja Kolektorów
czydó 16
PL 73-108 Koylanka
Tel: [phone]
Fax: [phone]
www.sunergy.pl
eMail: [e-mail]
PAW-Polska
Technika Grzewcza
www.paw-polska.pl
� Wszelkie prawa autorskie zastrze one
NOTATKI
27 SUNERGY