TermoDom.pl

Newsletter

Kotły gazowe -...

Kocioł gazowy jest urządzeniem od lat stosowanym do ogrzewania domów i mieszkań.... więcej

Profesjonalny instalator

Sprawna instalacja centralnego ogrzewania, prawidłowo funkcjonujące grzejniki i system... więcej

O efektywności...

Z nowym rokiem, kiedy to wejdzie w życie dyrektywa europejska 02/91/EC, dotycząca oceny... więcej

Buduj dom energooszczędnie Solary Solary – ogrzewanie darmową, ekologiczną energią

Solary – ogrzewanie darmową, ekologiczną energią

Wysokie koszty ogrzewania  skłaniają do poszukiwania alternatywnych źródeł energii. W naszym kraju dobrze spisują się kolektory słoneczne wykorzystujące energię promieni słonecznych do ogrzewania.

Po zainstalowaniu nie wymagają obsługi serwisowej, działają niezawodnie, a ponadto pozyskują energię minimalnym kosztem i nie zanieczyszczają środowiska. Kolektory słoneczne stanowią uzupełnienie układu centralnego ogrzewania i podgrzewu ciepłej wody użytkowej. Wspomagając działanie kotła centralnego ogrzewania pozwalają na znaczną redukcję kosztów podgrzania wody w systemie. Instalacja słoneczne działają nie tylko w letnie, słoneczne dni, również z powodzeniem funkcjonują, gdy promienie słońca przebijają się przez chmury, jak i wtedy, gdy temperatura powietrza na zewnątrz jest bardzo niska. To, że wychodząc na dwór marzniemy nie uniemożliwia kolektorom dogrzewania układu ciepłej wody użytkowej. Sprawność i efektywność solarów wzrasta, gdy zima jest tak łagodna i bezśnieżna, jak w tym roku.


Kolektory słoneczne (zwane solarami) to urządzenia, które zamieniają energię słoneczną na cieplną. Najczęściej są instalowane na dachach budynków, lub też bezpośrednio na ziemi. Ich lokalizacja powinna być tak dobrana, aby słońce przez jak najdłuższy czas skupiało się na płycie kolektora. W Polsce solary należy ustawiać na południe i pochylać pod kątem 42 stopni do poziomu. Kolektory skutecznie działają, gdy chmury nie ograniczają dostępu promieni słonecznych do ziemi. Liczba dni pochmurnych (średnie zachmurzenie sięga 80%) waha się od 120 na nizinach środkowej Polski, do 160 w górach i na pojezierzach, czyli około 2/3 roku solary mogą skutecznie funkcjonować.


Źródłem energii cieplnej w instalacji solarnej są kolektory, które pozyskują ją z energii promieni słonecznych. Z nich ciepło jest odprowadzane za pomocą czynnika grzewczego (najczęściej cieczy) do zbiorników, które gromadzą ciepło. Są to zbiorniki z wężownicami, o pojemności około 300 – 500 litrów.

 

Najprostszą i najtańszą instalacją jest instalacja grawitacyjna wraz z jednowężownicowym zasobnikiem. Nagrzany od słońca czynnik unosi się do góry zasobnika bez użycia pompy obiegowej, następnie po oddaniu ciepła w zasobniku ostudzony czynnik wraca do kolektora. W takim układzie konieczne jest umieszczenie zasobnika powyżej kolektorów. W praktyce wymusza to ustawienie kolektorów na stelażach w ogródku a zasobnika na piętrze w budynku.

 

Drugim stosowanym rozwiązaniem jest instalacja z obiegiem wymuszonym. Nie posiada ona wad instalacji z obiegiem grawitacyjnym, ale konieczne jest w nim zastosowanie pompy oraz układu automatycznego sterowania nią. Zazwyczaj w takim obiegu stosowane są zbiorniki wyposażone w dwie wężownice (zbiorniki biwalentne). Pozwalają one na współpracę z dwoma źródłami ciepła, czyli kolektorami i kotłem. Do dolnej wężownicy podłączona jest instalacja solarna, do górnej – kocioł grzewczy. Gdy panują sprzyjające warunki (temperatura czynnika w kolektorze jest wyższa o 5 do 8 stopni Celsjusza od temperatury wody w zbiorniku) włączona jest pompa obiegowa tłocząca rozgrzany czynnik z kolektora do wężownicy w zbiorniku. Gdy temperatura na kolektorze jest niska następuje włączenie Kotla. Działa on aż do chwili, gdy woda w górnej części zbiornika osiągnie zadaną temperaturę. Kotły zazwyczaj wyposaża się we własne układy regulacji z ustawionym priorytetem ciepłej wody. Najpierw podgrzewa on ciepła wodę, a dopiero później grzeje instalację centralnego ogrzewania.

 

Jej pracą sterują czujniki umieszczone wyjściu z kolektorów i w dolnej części podgrzewacza biwalentnego. Pompa włącza się tylko gdy temperatura w kolektorach przekracza temperaturę podgrzewacza o 5 do 8 stopni.

 

W układzie solarnym bardzo duży wpływ na efektywność mają zastosowane kolektory. To one decydują, czy wodę możemy podgrzewać w słoneczny dzień przy temperaturze ledwie przekraczającej zero stopni Celsjusza, czy też nie.

 

 

Na rynku istnieją następujące typy kolektorów cieczowych:

 

Płaskie


Składają się z obudowy, w której znajduje się pokryta ciemną matową warstwą płyta z miedzi lub aluminium, której zadaniem jest pochłanianie promieni słonecznych – absorber. Obudowa jest ponadto odpowiednio izolowana cieplnie. Do płyty mocowane są przewody, przez które przepływa niezamarzający czynnik grzewczy, np. glikol – odbiera on wytwarzane ciepło. Wierzch kolektora stanowi szyba, zmniejszająca straty ciepła i chroniąca absorber przed wpływem warunków atmosferycznych. Jest ona produkowana ze szkła hartowanego, dzięki czemu odznacza się wysoką odpornością na uderzenia i naciski, które mogą wystąpić w czasie opadów gradu lub śniegu. Istotnym parametrem szyby jest także przepuszczalność promieni słonecznych. Jest to osiągane przez zastosowanie szkła solarnego – 90 procent przepuszczalności lub szkła antyrefleksyjnego – nawet 95 procent.

 


Próżniowe


Ich budowa jest całkiem odmienna składają się z pojedynczych szklanych rur. W każdej z nich znajduje się absorber otoczony próżnią. Próżnia znacząco zmniejsza straty ciepła do otoczenia, które są istotnym problemem w przypadku kolektorów płaskich. Można napotkać konstrukcje jednowarstwowe lub też dwuwarstwowe. Ta druga odznacza się skuteczniejszą izolacyjnością, lecz jednocześnie przez dwie warstwy szkła do absorbera dociera mniejsza ilość promieni słonecznych. Czasami kolektory te dodatkowo wyposaża się w zwierciadła paraboliczne. Gdy powierzchnie lustrzane są czyste umożliwiają one wychwytywanie dodatkowego promieniowania słonecznego. Wśród kolektorów próżniowych wyróżniamy dwa rodzaje: z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego przez absorber, a także z rurami typu heatpipe – czynnik grzewczy nie przepływa rzez absorber, a energia cieplna jest przekazywana z absorbera za pomocą czynnika roboczego. Czynnik roboczy odparowuje i oddaje ciepło do czynnika grzewczego. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość wymiana lub odłącznie pojedynczych rur bez przerywania pracy całej instalacji – np. w czasie wykonywania prac serwisowych. Wadą kolektorów próżniowych jest duża kruchość i skłonność do pękania rur. Kolektory próżniowe typu heatpipe mają długi okres rozruchowy, który jest niezbędny do podgrzania rurki z freonem aż do wytworzenia w niej ciśnienia roboczego. Dopiero od tego momentu (czas rozruchu może sięgać nawet 30 minut) kolektor może pracować na potrzeby cieplne instalacji. Kolektor taki pracuje ponadto na temperaturze powyżej 100 st. C, co stwarza konieczność stosowanie droższych materiałów odpornych na tak wysoką temperaturę.

 

Różnice konstrukcyjne pomiędzy tymi dwoma typami kolektorów wpływają parametry tych urządzeń. Kolektory płaskie odznaczają się o wiele wyższą sprawnością w okresie letnim niż w okresie zimowym. Z tego względu dobrze sprawdzają się podgrzewając wodę użytkową czy wodę w basenie. Kolektory próżniowe natomiast mają wyższą sprawność średnioroczną – cechuje je efektywna praca przez cały rok. Zimą mogą one wykorzystywać energię przy ujemnych temperaturach, czy też gdy niebo jest zachmurzone. Z tego względu są one o wiele lepszym rozwiązaniem, jeżeli chcemy używać solarów do wstępnego podgrzewania wody w instalacji centralnego ogrzewania.

 

Dodatkowo kolektory próżniowe o wyższej sprawności od płaskich pozwalają na zastosowanie kolektora o mniejszej powierzchni, co ułatwia instalację na domach o nieregularnym kształcie dachu. Przyjmuje się, że taką samą ilość energii można uzyskać z 5 m kwadratowych kolektorów płaskich, jak z 3 m2 próżniowych i jest to równowartość energii potrzebnej do ogrzania ciepłej wody użytkowej w domu, w którym mieszkają 3-4 osoby. Aby instalacja solarna skutecznie pracowała, konieczne jest prawidłowe dobranie powierzchni kolektorów. Tu z pomocą przychodzą dostępne programy komputerowe, które wspomagają obliczenia z tego zakresu.

 

Zdarza się, że szyby w kolektorach płaskich zaparowują, dzieje się tak gdy zasłonięte zostaną otwory wentylacyjne przewidziane przez producenta. Wtedy jedynym rozwiązaniem jest wykonanie dodatkowych otworów, które wprawdzie zwiększą straty ciepła przez kolektor (obniżą jego sprawność), ale umożliwi właściwą wentylację obudowy. Problem parujących powierzchni kolektora nie występuje w kolektorach próżniowych, w których próżnia pełni rolę izolacji termicznej.

 

W kolektorach próżniowych zazwyczaj istnieje możliwość obracania szklanych rur, co pozwala na regulowanie kąta nachylenia absorbera do promieni słonecznych, tak aby uzyskać optymalną efektywność, choć zazwyczaj ma to niewielki wpływ na ogólną sprawność urządzenia.

 

Poza kolektorami cieczowymi dostępne są także, o wiele mniej popularne, kolektory słoneczne powietrzne. Są one wykorzystywane w systemach ogrzewania powietrznego. Służą do wstępnego podgrzewu powietrza, które następnie zostaje ostatecznie dogrzane przez urządzenia pracujące w sposób tradycyjny. Ze względu na niską sprawność takiego kolektora system ten jest bardzo rzadko wykorzystywany. Mają jednak także zalety. Pracują w niskiej temperaturze i pozwalają na bezpośrednie ogrzewanie powietrza. Nie jest konieczna budowa instalacji z czynnikiem pośrednim, czy stosowanie wymienników.

 

Kolektor uzyskuje maksymalną sprawność, gdy promienie słoneczne padają na niego pod kątem 90 stopni. Dlatego też optymalny kąt pochylenia solarów zależy od szerokości geograficznej. Dla kolektorów pracujących cały rok powinno się stosować pochylenie około 30 stopni. Z przeprowadzanych badań wynika także, że nachylenie dach pomiędzy 22 a 45 stopni oraz odchylenie od kierunku południowego w zakresie 45 stopni w każdą stronę nie wpływa zauważalnie na sprawność kolektora.

Aby uzyskać żądany kąt montażu kolektora należy skorzystać z odpowiedniego systemu zabudowy. Najłatwiej wykonać to na dachach skośnych, na których możliwe jest umieszczenie zarówno kolektorów płaskich, jak i próżniowych. W przypadku wyboru kolektorów próżniowych możliwe jest także stanowić fragment poszycia dachowego. Na dachu płaskim możemy bezpośrednio montować kolektory próżniowe dostosowując odpowiednio kąt ułożenia absorberów poprzez obracanie poszczególnymi rurkami. Gdy na dachu płaskim chcemy zamocować kolektory płaskie konieczne staje się zastosowanie konstrukcji wsporczej. Na powierzchniach pionowych, jak np. poręcze i balustrady balkonowe uzyskamy o wiele większą efektywność stosując kolektory próżniowe.

 

Solary zazwyczaj mają prostopadłościenny kształt o wymiarach od 1,5 do 2 m wysokości i od 0,5 do 1,2 szerokości. Grubości kolektorów to około 10 cm. Tej wielkości urządzenia ważą od niecałych 20 do 50 kg.

 

Instalacja solarów wiąże się ze sporą inwestycją, ale jest to opłacalne, szczególnie gdy zużywamy dużo ciepłej wody. Należy przyjąć, że zainstalowanie kolektorów słonecznych pozwala obniżyć koszty przygotowania ciepłej wody o około 60 procent, a w przypadku użytkowania solarów również do wspomagania instalacji CO są one w stanie dostarczyć nawet do 40 procent energii cieplnej potrzebnej w budynku jednorodzinnym. Dla mało licznej rodziny, której domownicy oszczędnie korzystają z wody oszczędności będą jednak niewielkie, co w efekcie spowoduje wzrost czasu zwrotu inwestycji nawet do kilkunastu lat. Bez wątpienia natomiast, warto zainstalować solary do podgrzewania wody w basenie. Ostatnie możliwe jest skorzystanie z różnego rodzaju ulg i dofinansowań na cele stosowania odnawialnych źródeł energii. Instalacja systemów solarnych także daje możliwość ubiegania się o takie dofinansowanie. Przed jej zakupem warto sprawdzić, czy nie mamy takiej możliwości i my.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jaką moc możemy pozyskiwać z promieni słonecznych? Natężenie promieniowania w poszczególnych częściach Polski jest różne. Waha się ono w zakresie 900 – 1200 kWh/m2. Ilustruje to zamieszczona mapka. Jest to tylko przedstawienie teoretycznej wartości promieniowania. Największe natężenie promieniowania jest osiągane w miesiącach od kwietnia do września.

 

Orientacyjny koszt zakupu kompletnej instalacji solarnej składającej się z kolektorów, systemu mocowania kolektorów, zbiornika biwalentnego, zespołu pompowego, sterownika, czynnika grzewczego (płynu niezamarzającego), naczynia przeponowego i otuliny (bez kosztów montażu):

Ilość osób korzystająca z instalacji 

Liczba kolektorów płaskich 

Liczba kolektorów próżniowych 

Pojemność zbiornika biwalentnego [l]

 Orientacyjna cena instalacji bez montażu [PLN]

2 - 3

2

-

200

5 500

2 - 3

-

1

200

7 000

4 - 5

3

-

300

7 300

4 - 5

-

2

300

8 000

6 - 7

4

-

500

9 700

6 - 7

-

2

500

11 900

12 - 14

7

-

750

15 600

12 - 14

-

5

750

19 900



Koszt wykonania instalacji solarnej nie jest niski (patrz tabela powyżej), aby go zminimalizować najczęściej stosuje się w Polsce płaskie kolektory słoneczne. Średni czas zwrotu kosztów poniesionych przy instalowaniu solarów przekracza zazwyczaj pięć lat, gdy zakładamy obecne ceny energii, ale dla obiektów o dużym zużyciu ciepłej wody, takich jak hotele, zakłady produkcyjne, masarnie, sauny stopa amortyzacji może wynosić nawet 50 procent.


Nawet zwracająca się kilka lat inwestycja w kolektory słoneczne, jest głęboko uzasadniona jeżeli weźmiemy pod uwagę, że ceny energii nieustannie rosną, a suma, jaką trzeba wyłożyć, aby cieszyć się darmową, ekologiczną ciepłą wodą użytkową sięga zaledwie około 1 procenta inwestycji przy budowie nowej nieruchomości (działka + dom + wyposażenie).

 


Zobacz także:

Oszczędzaj ze słońcem

Bilans cieplny budynku

Temperatury w pomieszczeniach

Odzysk ciepła

Wybór systemu ogrzewania

Ogrzewanie elektryczne

Budownictwo energooszczędne  

Energetyczne aktywa PGE

Polska Grupa Energetyczna ma stać się największą i najprężniejszą polską firmą.... więcej

Blog - sierpień 2008

Po skończeniu ścianek działowych i poprowadzeniu instalacji elekrycznej, przyszła kolej... więcej

EPBD - informacje...

EPBD (the Energy Performance of Buildings Directive) jest dyrektywą 2002/91/EC Parlamentu... więcej

Skomentuj





Komentarze   —   pokaż wszystkie

jozefchmura, 26.04.2009
jestem zainteresowany takimi urzadzeniami do grzania cieplej wody i ogrzewania,chce wiedziec wiecej na ten temat
darek, 07.05.2010
A co powiecie na jeszcze jeden sposób ogrzewania domu - a mianowicie pompe ciepła ?
ostatnio tyle sie mówi na temat tego ogrzewania.Ja sam nawet przygladam se baczniej pompa... więcej»
heniek, 24.07.2010
Szkoda że brakuje prostych schematów połączeń solarów z zasobnikiem podłączonym do CO.