BACHUS

KOLEKTORY SŁONECZNE

CIEPŁO ZA DARMO
instalacje solarne

 

Kolektory słoneczne a (d)ogrzewanie pomieszczeń.
 
Wielu z Państwa pragnących mieć kolektory słoneczne zastanawia się czy w naszych warunkach klimatycznych można ogrzewać kolektorami słonecznymi pomieszczenia w okresie zimowym. Jednak w  rozmowie z wieloma instalatorami instalacji solarnych panuje przekonanie, że kolektory słoneczne nie nadają się do ogrzewania.
 Takie podejście do kolektorów wynika bardzo często z braku wzorców takich instalacji.
Na wstępie uściślijmy: kolektory słoneczne w polskich warunkach klimatycznych można zastosować do dogrzewania pomieszczeń a nie do ich ogrzewania. Między ogrzewaniem a dogrzewaniem istnieje jednak subtelna różnica. Ta subtelność wynika z wielu czynników które postaramy się wyjaśnić.
 Oczywiście nie wszędzie można zastosować kolektory słoneczne do dogrzewania.
Wynika to z zastosowanego i istniejącego już systemu grzewczego.
Stosujemy je więc w budynkach z niskotemperaturowym systemem grzewczym tzn. podłogowym lub miej popularnym ściennym, gdzie budynek musi być dobrze ocieplony. Jest to jeden z podstawowych warunków który powinien być spełniony przy zastosowaniu dogrzewania przez kolektory słoneczne.
Dobór kolektorów słonecznych w stosunku do zapotrzebowania na ciepło przy dogrzewaniu wynosi: 1m2 kolektora dogrzewa nam ok.  5m2 powierzchni.
I tak przy dogrzewaniu 100 m2 powierzchni podłogówki zastosujemy 10 sztuk kolektorów o powierzchni ok. 2m2 każdego.
Pod względem ekonomicznym przy prawidłowo dobranej i co najważniejsze prawidłowo wykonanej instalacji możemy zaoszczędzić w skali sezonu grzewczego ok. 40% kosztów poniesionych na ogrzewanie. Sezon grzewczy średnio trwa ok. 6 miesięcy więc będą okresy gdzie kolektorami słonecznymi dogrzejemy pomieszczenia w 70% (wczesna jesień , późna wiosna ) i okresy gdzie kolektory słoneczne pozostaną bezużyteczne (grudzień). Największy wpływ na uzysk energetyczny instalacji solarnej ma długość dnia. W najkrótszym dniu w roku ( 22 grudzień ) kolektory słoneczne będą dogrzewać tylko przez cztery do pięciu godzin, zaś w najdłuższym dniu roku ( 22 czerwiec ) słońce operuje nad kolektorami przez około piętnaście godzin. Wraz ze zmienną długością dnia zmienia się również kąt padania promieni słonecznych na kolektory, i tak w najkrótszym dniu w roku kolektory powinny być ustawione pod kątem 74o w stosunku do płaszczyzny ziemi, zaś w najdłuższym 28o do płaszczyzny ziemi. Kąt ten wynika z biegu słońca po nieboskłonie w różnych porach roku. A więc najbardziej optymalnym kątem dla całorocznej pracy kolektorów słonecznych będzie taki, na jakiej szerokości geograficznej je stosujemy. I tak na Helu kolektory słoneczne powinny być umieszczone pod kątem 54 stopnie a zaś w Cisnej pod kątem 49 stopni.
To teoria, a jak praktycznie umieścić kolektory na obiekcie który już istnieje? Większość kolektorów słonecznych umieszczana jest na dachu, jeżeli jest to dach płaski to nie ma większego problemu, budujemy konstrukcje wsporczą pod kolektory słoneczne praktycznie dla każdego kąta. Jeżeli dach ma kąt mniejszy niż 40 stopni to konstrukcja wsporcza powinna unieść kolektory do kąta ok. 45 stopni.
Przy dogrzewaniu kolektorami słonecznymi pozostaje do rozwiązania najważniejszy problem, oczywiście prócz rozwiązań technicznych bo te trzeba rozpatrywać w sposób indywidualny – jak sensownie zagospodarować ciepło po za sezonem grzewczym, a przecież latem będzie o wiele więcej ciepła z kolektorów słonecznych niż zimą co związane jest właśnie z długością dnia.
 
 Najmniej problemów z zagospodarowaniem ciepła stwarzają obiekty turystyczne czynne głównie latem. W nich instalację solarną dobieramy pod kątem zapotrzebowania na ciepłą wodę a po skończonym sezonie turystycznym całe ciepło uzyskane z kolektorów słonecznych kierujemy w dogrzewanie. Podobnie budynki przy których lub w których wybudowany jest basen. Latem grzejemy wodę w basenie, zimą kierujemy ciepło z kolektorów w dogrzewanie.
Również w budynkach posiadających rekuperator z gruntowym wymiennikiem ciepła, nadwyżki energii uzyskane latem gromadzimy w wymienniku gruntowym, odzyskując ciepło zimą.
Jednak aby zastosować kolektory słoneczne do dogrzewania to ta decyzja powinna być podjęta jeszcze przed wybudowaniem obiektu. To projektant powinien tak zaprojektować cały system grzewczy łącznie z kolektorami słonecznymi aby nadwyżki ciepła uzyskane latem sensownie wykorzystać w systemie grzewczym zimą.
Najlepsze efekty zastosowania kolektorów słonecznych do dogrzewania przyniosą jeżeli będą współpracowały z pompą ciepła. Dobrze dobrany i wykonany wymiennik gruntowy nadwyżki ciepła skumuluje latem w gruncie a pompa ciepła zimą je odzyska znacznie zmniejszając rachunki za prąd.
Budynki zaś w których nie ma sensu stosowania kolektorów słonecznych do dogrzewania to takie gdzie w ogrzewaniu zastosowano grzejniki panelowe, żeberkowe ( chyba że są mocno przewymiarowane ) i tam gdzie nie będzie możliwości sensownego wykorzystania nadwyżki ciepła latem wszak wyłączenie części instalacji solarnej na lato jest nieuzasadnione ekonomicznie.
W tym miejscu należy się zastanowić jakie kolektory słoneczne będą najlepsze do dogrzewania. Pod względem budowy rozróżniamy trzy podstawowe typy kolektorów słonecznych: powietrzne, płaskie i próżniowe. Nie zagłębiając się w szczegółowe rozważania najbardziej zasadne będzie zastosowanie kolektorów próżniowych właśnie ze względu na izolacje kolektora jaką jest próżnia. Na temat różnic w budowie i zasadach działania kolektorów próżniowych odsyłamy do innego naszego opracowania na naszej stronie.
Z technicznej strony wykonanie takiej instalacji powinno być mocno przeanalizowane.
Panuje powszechne przekonanie, że instalacja solarna zastosowana do dogrzewania nadwyżki ciepła powinna kumulować w dużym zbiorniku wodnym tak zwanym buforowym. Tylko jak duży powinien być zbiornik buforowy aby latem przejął ciepło z baterii kolektorów słonecznych nie doprowadzając do przegrzania i w konsekwencji do wyłączenia systemu. Z naszych doświadczeń wynika, że posiadając 6 kolektorów próżniowych 12 rurowych bufor powinien posiadać pojemność ok. 2000 litrów aby w lecie przejąć całość produkowanej energii. A przecież latem zużywamy tyko ciepłą wodę użytkową. A więc w tak rozwiązanej instalacji nie dochodzi do kumulowania nadwyżek ciepła bo i tak tego ciepła nie wykorzystamy zimą.
Bardziej sensowne jest „wpuszczenie” nadwyżek ciepła w wymiennik gruntowy.
 W tym miejscu zaprezentuję instalację do dogrzewania jaką wykonał autor we własnym domu.
Pod budynkiem na wysokości ławy fundamentowej została rozprowadzona instalacja z rur w takiej formie jak instalacja podłogowa która stanowi wymiennik gruntowy.

Następnie całość została zasypana piaskiem do poziomu „zerowego” gdzie został wylany beton stanowiący podłogę parteru. Na dachu zamontowano 12 kolektorów próżniowych (rys2).

                          rys1                                                                rys2

Do ciepłej wody użyto 2 zbiorniki po 300 litrów. Latem po nagrzaniu zbiorników do temperatury ok. 60 stopni sterownik instalacji solarnej automatycznie przekierowuje ciepło z kolektorów słonecznych do wymiennika gruntowego nagrzewając ziemię pod budynkiem. Ponieważ dla rodziny czteroosobowej łącznie 600 litrów ciepłej wody wystarcza na 3 dni to kolektory w pozostałym czasie „ładują” wymiennik gruntowy.
Sama instalacja hydrauliczna w trakcie budowy została tak wykonana aby zapewnić maksymalne wykorzystanie kolektorów słonecznych w procesie dogrzewania (rys1).
 Pod koniec lata grunt pod budynkiem osiąga temperaturę ok. 40 stopni co w zupełności wystarcza na początku sezony grzewczego zasilać tym ciepłem instalację podłogową.
Jeżeli temperatura gruntu spadnie poniżej temperatury 22 stopni to tym ciepłem ogrzewana jest wstępnie woda użytkowa, która posiada temperaturę ok. 9 stopni.
Kolektory słoneczne zimą ogrzewają najpierw wodę użytkową do temperatury 45 stopni a nadwyżki ciepła bezpośrednio kierowane są w instalacje podłogową dogrzewając budynek.
Innym rozwiązaniem zastosowanym przez autora jest instalacja do dogrzewania, gdzie nadwyżki ciepła kierowane są do basenu kąpielowego znajdującego się w budynku. Składa się ona z 6 kolektorów próżniowych 12 rurowych oraz małego bufora 400 litrowego. Jeżeli woda w buforze osiągnie temp. ok. 40 stopni to jest ona kierowana do poszczególnych odbiorników systemu grzewczego, jeżeli osiągnie więcej niż 60 stopni to ciepło kierowane jest do podgrzewania basenu.
W obydwu opisywanych przypadkach nie zastosowano dużego bufora wychodząc z założenia, że lepiej i sprawniej dla instalacji solarnej będzie kierowanie ciepła bezpośrednio w dogrzewanie.
 
Ponieważ ceny nośników energii nieustannie kroczą w górę to zastosowanie kolektorów słonecznych do dogrzewania zyskuje coraz więcej zwolenników.
                      

 

Copyright © Sitename.com. All rights reserved. Design by Stylish Website Templates
Zdjęcia, wykresy, rysunki chronione ustawą o prawie autorskim i prawach pokrewnych DU nr 24/94 poz 83 z dnia 4 II 1994.
Właścicielem jest firma BACHUS