Dzieci wyprowadziły się z domu. Rodzice odkryli nieoczekiwany problem z solarami
Przez lata instalacja solarna działała bez zarzutu. Czteroosobowa rodzina zużywała dużo ciepłej wody, więc kolektory na dachu miały co robić. Sytuacja zmieniła się jednak, kiedy dzieci wyprowadziły się z domu. Zostały dwie osoby, a zapotrzebowanie na ciepłą wodę wyraźnie spadło. Latem, gdy słońca nie brakuje, instalacja nadal dostarcza tyle samo energii co wcześniej. Zasobnik szybko osiąga wysoką temperaturę, a kolejne porcje ciepła nie mają już gdzie trafić. To problem, o którym rzadko myśli się podczas zakupu solarów, choć dobrze pokazuje, dlaczego instalację trzeba dopasowywać nie tylko do parametrów budynku, lecz także do zmieniającego się sposobu życia domowników.
- Solary dobrano do czterech osób. Po latach zostały dwie
- Co dzieje się z nadmiarem energii latem?
- Czy można wykorzystać ciepło, którego domownicy już nie potrzebują?
- Zasłanianie kolektorów i inne sposoby ograniczenia nadwyżek
- Instalacja solarna powinna odpowiadać na potrzeby domowników, a nie tylko na warunki z dnia montażu
Solary dobrano do czterech osób. Po latach zostały dwie
Przy projektowaniu instalacji solarnej jednym z najważniejszych parametrów jest przewidywane zużycie ciepłej wody użytkowej. Znaczenie ma liczba mieszkańców, ich codzienne przyzwyczajenia, częstotliwość kąpieli, korzystanie z prysznica czy wanny, a nawet to, czy w domu regularnie przebywają goście. Czteroosobowa rodzina potrzebuje znacznie więcej ciepłej wody niż para mieszkająca w tym samym budynku. Dlatego powierzchnię kolektorów i pojemność zasobnika dobiera się do konkretnego zapotrzebowania, a nie wyłącznie do wielkości dachu.
W praktyce często przyjmuje się orientacyjnie od 1 do 1,5 m² powierzchni absorbera kolektora płaskiego na osobę. Oznacza to, że dla czteroosobowego gospodarstwa domowego można rozważać instalację o powierzchni około 4–6 m². W przypadku kolektorów próżniowych stosuje się inne wartości, dlatego nie należy bezpośrednio porównywać powierzchni obu rodzajów urządzeń. Istotna jest również pojemność zbiornika magazynującego ciepłą wodę. W instalacjach dla czterech osób spotyka się zasobniki o pojemności około 300 litrów.
Problem pojawia się wtedy, gdy po kilku lub kilkunastu latach zmienia się liczba mieszkańców. Dzieci wyjeżdżają na studia, zakładają własne rodziny, a rodzice zostają w domu sami. Instalacja nie zmniejsza jednak swojej powierzchni ani możliwości pozyskiwania energii. W słoneczny dzień nadal ogrzewa wodę z podobną wydajnością, mimo że domownicy zużywają jej znacznie mniej. Rozwiązanie, które wcześniej było dobrze dopasowane, może więc stać się przewymiarowane w stosunku do aktualnych potrzeb.
Co dzieje się z nadmiarem energii latem?
Kolektory słoneczne nie działają tak jak instalacja, którą można po prostu wyłączyć i zapomnieć o problemie. Ich zadaniem jest pochłanianie promieniowania słonecznego i przekazywanie uzyskanego ciepła do czynnika grzewczego, najczęściej roztworu glikolu. Ten transportuje energię do wymiennika w zasobniku, gdzie ogrzewana jest woda użytkowa. Dopóki domownicy pobierają ciepłą wodę, zbiornik ma możliwość przyjmowania kolejnych porcji energii.
W upalne dni sytuacja wygląda inaczej. Dwie osoby mogą zużyć niewielką część wody zgromadzonej w dużym zasobniku, a kolektory przez wiele godzin nadal będą wystawione na intensywne promieniowanie. Kiedy temperatura wody osiągnie wartość graniczną ustawioną w sterowniku, pompa obiegowa może się zatrzymać. Nie oznacza to jednak, że kolektory przestają pochłaniać energię. Temperatura wewnątrz nich nadal rośnie, ponieważ ciepło nie jest już odbierane przez instalację.
Takie zjawisko określa się jako stagnację kolektorów. W prawidłowo zaprojektowanym układzie jest ono przewidzianym stanem pracy, a nie automatycznie oznaką awarii. Problem może jednak wystąpić, jeśli instalacja nie została odpowiednio zabezpieczona przed wysoką temperaturą i wzrostem ciśnienia. Przegrzewanie może przyspieszać degradację płynu solarnego, obciążać elementy instalacji i prowadzić do częstszych interwencji serwisowych. Dlatego szczególnie ważne są odpowiednio dobrane naczynie wzbiorcze, zabezpieczenia ciśnieniowe oraz rozwiązania przewidziane przez producenta na okres długotrwałego braku odbioru ciepła.
Czy można wykorzystać ciepło, którego domownicy już nie potrzebują?
Pierwszym rozwiązaniem jest poszukanie dodatkowego odbiornika ciepła. Jeżeli na posesji znajduje się basen, kolektory mogą wspomagać ogrzewanie wody w jego niecce. To sposób na wykorzystanie energii, która w przeciwnym razie nie znalazłaby zastosowania w przygotowaniu ciepłej wody użytkowej. Trzeba jednak pamiętać, że podłączenie dodatkowego odbiornika wymaga odpowiedniego projektu i sprawdzenia możliwości istniejącej instalacji. Nie wystarczy samodzielnie połączyć kolektorów z obiegiem basenowym.
Inną możliwością jest wykorzystanie ciepła do wspomagania ogrzewania budynku lub podgrzewania wody w innym dodatkowym zbiorniku. Takie rozwiązanie ma jednak ograniczenia. Latem, kiedy problem nadmiaru energii jest największy, dom zwykle nie potrzebuje ogrzewania pomieszczeń. Dodatkowy zasobnik również nie rozwiąże sprawy na dłużej, jeśli nie ma regularnego odbioru ciepła. Zwiększanie pojemności magazynowania powinno więc wynikać z rzeczywistych obliczeń, a nie być próbą zagospodarowania każdej nadwyżki.
W niektórych instalacjach można zastosować funkcję nocnego schładzania zasobnika, jeżeli przewiduje ją sterownik i dopuszcza producent urządzeń. Układ wykorzystuje wtedy chłodniejsze godziny nocne do oddawania części zgromadzonego ciepła. Spotyka się również specjalne chłodnice lub dodatkowe obiegi odprowadzające nadmiar energii. Ich zastosowanie zależy od konstrukcji instalacji i wymaga oceny fachowca. Nie należy natomiast samodzielnie zmieniać ustawień zabezpieczeń ani dopuszczać do niekontrolowanego zrzucania gorącego płynu.
Zasłanianie kolektorów i inne sposoby ograniczenia nadwyżek
Jeżeli nadwyżki pojawiają się regularnie, można rozważyć ograniczenie ilości energii docierającej do kolektorów. Jednym ze sposobów jest ich częściowe zacienienie. W praktyce stosuje się rozwiązania przeznaczone do tego celu, które ograniczają pochłanianie promieniowania w okresach największego nasłonecznienia. Nie powinno się jednak improwizować z przypadkowymi osłonami na dachu. Muszą być odporne na warunki atmosferyczne i zamontowane tak, aby nie uszkodzić urządzeń ani pokrycia dachowego.
Warto również sprawdzić ustawienia sterownika. Fachowiec może ocenić temperaturę maksymalną zasobnika, sposób sterowania pompą oraz dostępne funkcje ochrony przed przegrzaniem. W niektórych układach możliwe jest wykorzystanie większego zakresu temperatur magazynowania ciepłej wody, ale musi się to odbywać z uwzględnieniem dopuszczalnych parametrów zbiornika i ochrony przed poparzeniem. Przy wyższych temperaturach na instalacji ciepłej wody użytkowej szczególne znaczenie ma zawór mieszający, który ogranicza temperaturę wody kierowanej do kranów.
Nie zawsze opłaca się jednak rozbudowywać instalację tylko po to, aby zagospodarować sezonowe nadwyżki. Czasem rozsądniejszym rozwiązaniem jest zaakceptowanie okresowej stagnacji, jeśli układ został do niej prawidłowo przygotowany. Najpierw trzeba sprawdzić stan płynu solarnego, ciśnienie, naczynie wzbiorcze, zawory bezpieczeństwa i historię ewentualnych przegrzewów. Dopiero na tej podstawie można zdecydować, czy potrzebny jest dodatkowy odbiornik ciepła, chłodnica albo inne modyfikacje.
Instalacja solarna powinna odpowiadać na potrzeby domowników, a nie tylko na warunki z dnia montażu
Historia rodziny, która po wyprowadzce dzieci zaczęła mieć problem z nadmiarem ciepła, pokazuje, że instalacje grzewcze trzeba oceniać w dłuższej perspektywie. Przy zakupie solarów inwestorzy koncentrują się zwykle na aktualnym zużyciu wody i kosztach montażu. Rzadziej zastanawiają się, jak zmieni się liczba mieszkańców za pięć, dziesięć czy piętnaście lat. Tymczasem zmiana trybu życia może sprawić, że urządzenia, które początkowo działały bardzo dobrze, przestaną być optymalnie dopasowane.
Nie oznacza to, że po wyprowadzce dzieci trzeba natychmiast demontować część kolektorów. Dobrze zabezpieczona instalacja może bezpiecznie przechodzić okresy stagnacji, a jej modernizacja nie zawsze będzie ekonomicznie uzasadniona. Najważniejsze jest sprawdzenie, czy układ radzi sobie z nadwyżkami i czy jego podzespoły są przygotowane na wysokie temperatury. Warto też porównać rzeczywiste zużycie ciepłej wody z założeniami przyjętymi podczas projektowania.
Przy planowaniu nowej instalacji dobrze jest uwzględnić nie tylko obecną liczbę mieszkańców, ale również możliwe zmiany w gospodarstwie domowym. Lepiej dobrać kolektory do realnego zapotrzebowania i przewidzieć bezpieczny sposób postępowania z nadwyżkami, niż inwestować w większą powierzchnię urządzeń na wszelki wypadek. Słońce nie wystawia rachunku za wyprodukowane ciepło, ale jego nadmiar również wymaga odpowiedzialnego zagospodarowania.