Kol ekt or y s ł onec zne
R APORT 25
a- zasobach paliw konwencjonalnych ener-
o- gia słoneczna, jako niewyczerpalna, jest
interesującą alternatywą, nawet w pol-
e- skim klimacie.
W Polsce mamy około 1900 godzin
słonecznych w ciągu roku. Wykorzystane
w instalacji solarnej pozwalają zaoszczę-
dzić do 70% energii potrzebnej do pod-
a- grzewania wody użytkowej i do 90% ener-
gii potrzebnej na ogrzanie wody baseno-
wej.
Wieloletnie pomiary pokazują, że S
red-
nia iloS
ć energii słonecznej, którą można
pozyskać w naszej szerokoS
ci geograficznej
wynosi 1000-1200 kWh rocznie.
Jaki może być zysk z jednego m2 ko-
lektora słonecznego pokazuje tabela.
Tabela. Zysk energii z 1m2 kolektora
w poszczególnych miesiącach
Miesiące Zysk energetyczny
(kW)
Styczeń 33,76
fot. Viessmann Luty 46,01
Marzec 100,89
Kwiecień 118
Maj 145,9
Czerwiec 169,88
Lipiec 158,89
Sierpień 151
Wrzesień 117,89
Pax
dziernik 73,49
Listopad 29,87
ENERGIA
Grudzień 23,43
Kolektory słoneczne pozyskują cie-
pło również w dni pochmurne. Przy bra-
ku słońca, temperatura na kolektorach
od Słońca
jest wyższa o co najmniej 15�C od tempe-
ratury powietrza .
Już w czasach starożytnych energię słoneczną Co to jest instalacja
solarna?
wykorzystywano do zapalania S
więtego ognia
Jej zadaniem jest zamiana energii sło-
w S
wiątyniach za pomocą zwierciadeł parabolicznych. necznej na ciepło, które jest wykorzysty-
wane do ogrzewania wody. Niezależnie od
Obecnie coraz powszechniejsze staje się pozyskiwanie
sposobu wykorzystania energii z kolekto-
jej do podgrzewania wody użytkowej, ra (podgrzewanie c.w.u. i c.o.) musi on
współpracować z zasobnikiem, który słu-
basenowej i ogrzewania domów.
ży do gromadzenia ciepła w postaci cie-
płej wody. Oprócz kolektora i zasobnika,
Agata Grzybowska
A
g
a
t
a
G
r
z
y
b
o
w
s
k
a
w skład instalacji wchodzą: panele steru-
jąco-zabezpieczające i moduły pompo-
la ekologów i ludzi S
wiadomych po- we. Zasobniki mogą być pojemnoS
ciowe
Dstępującej dewastacji S
rodowiska na- lub buforowe z przepływowymi wymien-
turalnego najważniejszą zaletą wykorzy- nikami ciepła.
stywania energii słonecznej do systemów Instalacje solarne mogą osiągać wy-
ogrzewania jest brak emisji szkodliwych soką sprawnoS
ć zarówno latem, jak i zi-
substancji do atmosfery. Przy malejących mą, pod warunkiem doboru wszystkich
50
budujemy
2004 10 Dom
DOM ENERGOOSZCZ
DNY
Kol ekt or y s ł onec zne
W Polsce kolektory słoneczne warto stosować do przygotowywania c.w.u. i pod-
grzewania wody w basenach, a nie warto do ogrzewania domu
stała słoneczna 1,4 kW/m2
Mieszanina wody i glikolu jest silnie
korozyjna dla instalacji, dlatego należy
kosmos
używać gotowych roztworów zawierają-
straty rozproszenia
cych zarówno inhibitory korozji, jak
straty absorpcji 0,3 kW/m2
również specjalne S
rodki zwane biocyda-
mi zapobiegające tworzeniu się bakterii
atmosfera
promieniowanie bezpoS
rednie
ziemska
i glonów.
promieniowanie rozproszone
0,1 kW/m2
promieniowanie całkowite 1,0 kW/m2
dwa kolektory słoneczne
powierzchnia Ziemi
moc użytkowa straty kolektora
kolektora 0,7 kW/m2 0,3 kW/m2
Bilans promieniowania słonecznego
dwusystemowy podgrzewacz
dy przy wylocie kolektora jest wyższa o 5-
ciepłej wody użytkowej
urządzeń wykonanych z odpowiednich 10�C aniżeli w dolnej częS
ci wymiennika,
materiałów oraz stosowania płynów nie- to wówczas elektroniczny regulator włą-
zamarzających. JeS
li instalacja solarna cza pompę obiegową. JeS
li woda w górnej
ma ogrzewać budynek najczęS
ciej musi częS
ci nie ma wymaganej temperatury,
współpracować z innymi x
ródłami cie- np. z powodu zbyt małej iloS
ci energii
pła: kotłami grzewczymi lub pompami słonecznej, to następuje automatyczne
kocioł
ciepła . uruchomienie tradycyjnego podgrzewa-
c.o.
nia wody. Jest to tak zwane dogrzewanie
Dodatkowe x
ródło ciepła równoległe. Nie można bowiem zakła-
rozdzielacz z pompą
elektroniczny regulator
Przy współudziale kolektora słonecz- dać, że stale będą sprzyjające warunki
obiegową
różnicowy temperatury
nego energia cieplna pochodząca z pro- do pracy kolektora , . Dogrzewanie
mieniowania słonecznego, jest przekazy- równoległe konieczne jest jeszcze z jed-
wana do czynnika roboczego obiegu so- nego powodu. Zgodnie z nowymi  Wa- Zestaw solarny
larnego. W Polsce najkorzystniejszym runkami Technicznymi jakim powinny
okresem dla pozyskiwania energii sło- odpowiadać budynki i ich usytuowa- Rodzaje kolektorów
necznej są miesiące od kwietnia do wrze- nie , obowiązującymi od 16 grudnia W zależnoS
ci od rodzaju czynnika po-
S
nia. W tym czasie można ją wykorzysty- 2002 roku, w każdej instalacji c.w.u. S
redniczącego w wymianie ciepła, kolek-
wać do podgrzewania wody użytkowej lub musi być możliwoS
ć okresowego pod- tory dzielimy na powietrzne lub cieczo-
basenowej. W pozostałych miesiącach, niesienia temperatury wody do 70�C, we. Pierwsze z nich mają znacznie mniej-
czyli w sezonie grzewczym, iloS
ć energii aby zapobiec występowaniu bakterii szą sprawnoS
ć wymiany ciepła i dlatego
słonecznej jest mniejsza, a wykorzystywa- Legionella pneumonis. Kolektory sło-
nie jej do ogrzewania lub wspomagania neczne są w stanie ogrzać wodę w za- Schemat instalacji systemu słonecznego
ogrzewania domów jest inwestycją doS
ć sobniku nawet do wyższej temperatury, w połączeniu z gazowym kotłem i podgrzewa-
drogą, chociaż możliwą do zrealizowania. lecz tylko w bardzo sprzyjających wa- czem pojemnoS
ciowym
Na naszym rynku są już producenci, któ- runkach pogodowych.
rzy oferują całoS
ciowe systemy, oparte na W zasobniku woda ma różną tempe-
kolektor słoneczny
współpracy instalacji solarnej z kotłami raturę na różnych poziomach: na dole
gazowymi, również kondensacyjnymi, jest zimna, a na górze gorąca. W zależ-
i ogrzewaniem niskotemperaturowym. noS
ci od potrzeb woda jest pobierana
z odpowiedniej warstwy temperaturo-
Jak działa kolektor? wej. Układ taki jest energooszczędny.
zespół
Kolektor gromadzi ciepło, które jest Do takiego rozwiązania potrzebne jest
zabezpieczający
odbierane przez czynnik grzewczy, czyli specjalne urządzenie zdolne do kiero-
przez wodę lub też wodę z dodatkiem wania przepływem .
elektroniczny
S
rodka zapobiegającego zamarzaniu (roz- Dodatkowo należy pamiętać o takim regulator
temperatury
twór glikoli). zabezpieczeniu instalacji, by przy naj-
Czynnik grzewczy transportowany większej temperaturze w kolektorze wo- gazowy kocioł
kondensacyjny
jest do wymiennika ciepła, zwanego za- da nie wylała się z zaworu bezpieczeń-
sobnikiem. Następnie czynnik znów po- stwa. Do tego konieczne jest zainstalo- podgrzewacz
pojemnoS
ciowy
wraca do kolektora, tym razem już schło- wanie wzbiorczego naczynia przepono-
dzony. JeS
li zdarzy się, iż temperatura wo- wego.
51
budujemy
Dom 10 2004
Kol ekt or y s ł onec zne
R APORT 25
Pamiętaj!
Woda i glikol zmieniają swoją obję-
zasilanie z kotła
toS
ć przy zmianach temperatury. Ko-
nieczne jest więc stosowanie naczyń
termometr
powrót wody pitnej
wzbiorczych z membraną odporną na
wodę lub glikol (muszą mieć odpowied-
wężownice
nie S
wiadectwa).
grzewcze
Sam kolektor musi mieć obudowę
wytrzymałą na zmienne warunki atmos-
czujnik
feryczne, w tym silne opady gradu. Powi-
nien być na tyle solidnie zamocowany,
tuleja do grzałki cyrkulacja wody pitnej
aby nie uległ uszkodzeniu pod wpływem
elektrycznej
powrót do kotła
silnych wiatrów i trwale trzymał się pod-
zasilanie z kolektora
łoża.
zasilanie z dodatkowego
x
ródła ciepła
izolacja termiczna
czujnik
powrót z dodatkowego
x
ródła ciepła
górna
wężownica
czujnik do kolektora
grzewcza
powrót do kolektora
podłączenie wody zimnej
powrót z grzejników
dolna
wężownica
grzewcza
Podgrzewacz przepływowy do instalacji słonecznej (rys. wg Reflex)
nych z nim miedzianych rurek, którymi larnoS
ć. Wadą jest mniejsza sprawnoS
ć
przepływa ciecz odbierająca energię ciepl- energetyczna i szybsza utrata ciepła niż ko-
otwór rewizyjny
ną . Absorber ma kształt płaskiej płyty. lektorów próżniowych, a także wymóg in-
Podgrzewacz pojemnoS
ciowy do instalacji CałoS
ć znajduje się w obudowie przykry- stalowania na południowej połaci dachu.
wodnej tej szybą, odporną na uszkodzenia mecha- Kolektor rurowy próżniowy zbudowa-
niczne . ny jest z kilkunastu szklanych rur .
rzadko są stosowane w systemach grzew- Zaletą tych kolektorów jest doS
ć przy- W każdej znajduje się układ dwóch rur ze
czych. Drugie zaS
dzielą się na płaskie stępna cena, która ma wpływ na ich popu- szkła borowo-krzemowego usytuowanych
i rurowe próżniowe . koncentrycznie jedna w drugiej, między
Kolektory płaskie składają się z ab- Zestaw kolektorów płaskich i rurowych którymi znajduje się próżnia będąca izola-
sorbera promieni słonecznych i połączo- (fot. Viessmann)
Schemat kolektora płaskiego
rama z jednolitą
taS
mą uszczelniającą
powłoka
miedziane
rurki
szkło solarne
o gruboS
ci 4 mm
52
budujemy
2004 10 Dom
DOM ENERGOOSZCZ
DNY
Korzystaj z porad ekspertów redakcyjnych pod tel. [phone] lub na forum dyskusyjnym
www.forum.budujemydom.pl
Kolektory płaskie mają sprawnoS
ć ok. 70%, a droższe kolektory rurowe osiągają
sprawnoS
ć rzędu 85%
one nasłonecznione co najmniej przez
zasilanie i powrót
po jednej stronie powłoka
szeS
ć godzin dziennie.
Nasłonecznienie jest najintensyw-
połączenie
dwururowe
niejsze w południe. Płaszczyzna kolek-
tora powinna być w miarę możliwoS
ci
absorber
o przepływie
skierowana na południe, chociaż do-
bezpoS
rednim
puszczalne są odchyłki od tego kierun-
ku do 45�. Oba rodzaje kolektorów naj-
lepiej jest montować na połaci dachów
lub jako wolno stojące od strony połu-
dniowej . Należy pamiętać o upewnie-
Kolektor płaski od góry przykryty jest szybą od- niu się, że konstrukcja dachu wytrzyma
porną na uszkodzenia mechaniczne (fot. Wolf) masę kolektora, którego każdy metr
kwadratowy waży 30-40 kg.
cją termiczną. Rurą wewnętrzną płynie
schłodzona w zasobniku ciecz. Ciecz przyj- Układ elektryczny Schemat próżniowego kolektora rurowego
muje ciepło z absorbera, dzięki czemu pod- Automatyka koordynuje działanie
nosi się jej temperatura. Aby straty podczas układu oraz zapewnia właS
ciwą i efektyw- malna, temperatura włączania i wyłącza-
przewodzenia były jak najmniejsze, w ze- ną pracę systemu. W podstawowej wersji nia grzania kolektorowego, dogrzewania
wnętrznej rurze wytworzono próżnię. To jej zadaniem jest włączanie dodatkowego konwencjonalnego, czasów włączeń
właS
nie dzięki takiemu rozwiązaniu ten x
ródła ciepła, w momencie, gdy kolektor i wyłączeń.
typ kolektora jest dużo bardziej efektywny nie dostarcza go w odpowiedniej iloS
ci.
od płaskiego  nawet o około 30% w skali Pompa cyrkulacyjna i urządzenie dogrze- Czy to się opłaca?
roku . wające uruchamiają się, gdy temperatura Cena kolektora zależy od jego mocy
w kolektorze jest niższa aniżeli tempera- i marki. Tańsze są kolektory płaskie,
Rurowy kolektor próżniowy tura w zasobniku c.w.u. droższe próżniowe. W związku z dużym
(fot. WATT  AUTOMATYKA BUDYNKÓW) W rozbudowanych układach automa- kosztem instalacji, nie opłacalny okazu-
tyki mogą występować czujniki: tempera- je się montaż systemu pokrywającego
tury wody w zasobniku, temperatury pełne zapotrzebowanie na ciepło w bu-
w kolektorze i nasłonecznienia. dynku. Lepiej wybrać inny wariant:
Możliwe jest monitorowanie pracy w lecie kolektor zapewni przynajmniej
systemu. Układ elektryczny zapamiętuje 90% ciepła potrzebnego do podgrzania
parametry, które w każdej chwili może- wody użytkowej, zimą zaS
będzie wspo-
my wyS
wietlić na tablicy kontrolnej. Są magać o około 30% centralne ogrzewa-
to między innymi: temperatura maksy- nie.
Kolektory najlepiej jest montować na południowej połaci dachu (fot. Wolf)
Pod jakim kątem?
Aby kolektory odbierały maksymalną
iloS
ć energii słonecznej, konieczne jest
odpowiednie ustawienie ich kąta pochy-
lenia do powierzchni Ziemi.
W Polsce latem najkorzystniejszy
jest kąt nachylenia do powierzchni Zie-
mi 30�, a zimą 60�. Kolektor płaski,
z którego będziemy korzystać przez cały
rok najlepiej ustawić pod kątem 45�. Ko-
lektory rurowe próżniowe można monto-
wać w dowolnym położeniu, jeS
li będą
53
budujemy
Dom 10 2004
Kol ekt or y s ł onec zne
R APORT 25
Należy pamiętać o dobraniu zbiorni- c.w.u. oraz ok. 30% na ogrzanie budynku. nia c.w.u. i ogrzewania domu, jest moż-
ka akumulacyjnego, wykonanego najczę- Lecz, aby efektywnie wykorzystać tę dar- liwe, jeS
li instalacja solarna będzie
S
ciej z miedzi lub ze stali nierdzewnej. mową energię, trzeba sporo zainwestować. współpracować z kotłem gazowym.
Aby ograniczyć straty ciepła, zbiornik Czy to się opłaca?
trzeba zaizolować wełną mineralną lub Racjonalnym rozwiązaniem jest wy-
styropianem. Im większy jest zbiornik, korzystywanie energii słonecznej do Dane teleadresowe wiodących producen-
tym grubszą musi mieć izolację. ogrzewania c.w.u. lub basenowej od ma- tów oraz orientacyjne ceny wybranych pro-
Do ceny samego urządzenia trzeba ja do pax
dziernika. Całoroczne korzysta- duktów przedstawiamy w rubryce Info
doliczyć koszt rur, zasobnika, dodatkowe- nie z energii Słońca do przygotowywa- rynek.
go wymiennika lub grzałki elektrycznej,
pompy cyrkulacyjnej, zaworów, automa-
tyki. Koszty również podnosi zastosowa- W stronę Słońca
nie glikolu, który wymaga specjalnej DługoS
ć nasłonecznienia i wysokoS
ć
pompy i szczelnoS
ci instalacji. słońca nad horyzontem zmieniają się w cią-
Cena montażu obejmuje montaż sa- gu roku. Inne są także punkty wschodów
mego kolektora, wykonania instalacji, i zachodów Słońca. Zmusza to do wykorzy-
podłączenia zasilania elektrycznego do stania kolektora słonecznego o zmiennym
pompy i uruchomienia instalacji. Do- ustawieniu zarówno w płaszczyx
nie pozio-
datkowo należy liczyć się z okresowymi mej, jak i pionowej. Wykorzystanie energii
przeglądami wymaganymi gwarancją, słonecznej jest wtedy optymalne. Na na-
awariami i po prostu zwykłym zuży- szym rynku dostępny jest taki kolektor sło-
ciem elementów instalacji. W układach neczny zwierciadlany podążający za Słoń-
z pompą cyrkulacyjną dochodzi koszt cem . Budowa jego umożliwia optymalne
energii elektrycznej potrzebnej do zasi- ustawienie w stosunku do promieni sło-
lania pompy. necznych przez cały dzień. Dzięki systemo-
wi czujników, kolektor jest zawsze usta-
Wnioski wiony czaszą prostopadle do najjaS
niejsze-
Słońce jest największym i darmowym go punktu na niebie. Automatyka kolekto-
x
ródłem energii. Instalacje solarne pozwa- ra zapewnia płynne dostosowywanie poło-
lają zaoszczędzić całorocznie nawet ok. żenia czaszy do zmieniającego się położenia
70% energii potrzebnej do podgrzewania Słońca. Korygowanie położenia czaszy od-
bywa się w płaszczyx
nie pionowej i pozio- Kolektor podążający za Słońcem
Zgodnie z normą mej. W praktyce oznacza to S
ledzenie Słoń-
PN-EN 12975 to obowiązująca w Pol- ca w cyklu dziennym . Optymalna lokalizacja kolektora
sce norma europejska, którą powinny
wschód Słońca
spełniać kolektory słoneczne. Każdy pro-
w dniu 21 XII
dukt powinien mieć Deklarację lub Cer-
SE
Słońce w zenicie
tyfikat ZgodnoS
ci z tą normą. Dzięki te-
o 12 godz.
mu klient ma zagwarantowaną porówny-
S
walnoS
ć parametrów technicznych pro-
dukowanych kolektorów przez danego
zachód Słońca
w dniu 21 XII
producenta z urządzeniami innych firm,
SN
a także ma pewnoS
ć wykonania ich zgod-
wschód Słońca
nie z przepisami. Wymienioną wyżej De-
w dniach 21 III  21 IX
E
klarację i Certyfikat ZgodnoS
ci, powinny
mieć wszystkie urządzenia i materiały
użyte w instalacji.
Wybierając materiały na instalacje
zachód Słońca
w dniach 21 III  21 IX
musimy zwrócić uwagę na temperaturę
W
pracy wszystkich urządzeń, odpornoS
ć na
wschód Słońca
płyn chłodniczy i możliwoS
ć kontaktu w dniu 23 XII
NE
z wodą pitną. Najlepszym i najszybszym
sposobem na rozwiązanie naszych obaw
jest otrzymanie od producenta czy też zachód Słońca
N
w dniu 23 XII
dystrybutora pisemnego zapewnienia
NW
o spełnieniu wszystkich obowiązujących
przepisów.
54
budujemy
2004 10 Dom
DOM ENERGOOSZCZ
DNY