Instalacja solarna do ogrzewania wody - jak zastosować kolektory słoneczne

Instalacja solarna

Instalacja solarna do c.w.u.

Instalacja solarna do c.w.u. nie ogranicza się wyłącznie do zastosowania kolektorów słonecznych, ponieważ pojęcie to oznacza różnego rodzaju urządzenia, których zadaniem jest gromadzenie energii słonecznej, a następnie przetwarzanie jej na przetworzenie w energię użytkową. Najczęściej naturalne źródło energii, jakimi są promienie słoneczne, wykorzystuje się do ogrzania wody użytkowej. Stąd też spopularyzowane zostało takie pojęcie, jak instalacja solarna do c.w.u.

Ciekawostką jest to, iż historia wykorzystania energii solarnej nie ma oficjalnego początku. Ludzie od pradziejów wykorzystywali energię wytwarzaną przez promienie słoneczne do własnego użytku. Początkowo energia solarna potrzebna była głównie do suszenia plonów, ziół, owoców, a nawet mięsa. Następnie planowano wszelkie budowy w taki sposób, by jak najefektowniej wykorzystać każdy promień słoneczny do ogrzania wnętrz budynków. Ogrzewanie solarne przy pomocy kolektorów, zaczęto stosować w południowo-zachodnich obszarach Europy. Włochy i Francja, jako pierwsze zauważyły ogromne korzyści wypływające z zastosowania kolektorów słonecznych. Kraje z tak dużym poziomem nasłonecznienia zaczęły dzielić się swoimi innowacjami w pozostałych państwach europejskich. Instalacje solarne to także dobry sposób na ogrzewanie domu.

Kolektory słoneczne - rodzaje

Kolektory słoneczne są urządzeniami zaliczającymi się do instalacji solarnej. Ich głównym zadaniem jest przetworzenie energii słonecznej, na energię cieplną użytkową. W domach wykorzystuje się ją do ogrzania wody użytkowej.

Popularny podział obejmuje dwa typy kolektorów: kolektory płaskie i kolektory słoneczne próżniowe. Jednak wdając się w bardziej szczegółową klasyfikację, możemy rozróżnić:

• Kolektory płaskie - składają się one z płaskiej warstwy absorbującej, pod którą bezpośrednio przylegają rurki z przepływającym czynnikiem roboczym. To właśnie one są odpowiedzialne za przechwytywanie ciepła z nagrzanego absorbera, a następnie energia cieplna oddawana jest do wymiennika ciepła. Rolę wymienników ciepła pełnią najczęściej rury wykonane z miedzi. W przypadku kolektorów słonecznych funkcję absorbera spełnia miedziana blacha.
• Kolektory próżniowe - wbrew pozorom w swojej budowie, są bardzo podobne do kolektorów płaskich. Różnią się jedynie obecnością próżni znajdującej się wokół absorbera. Przez to charakteryzują się znacznie mniejszymi stratami ciepła. Kolektory próżniowe, dodatkowo możemy podzielić na:
  • Kolektory z przepływem bezpośrednim czynnika roboczego - w środku rury próżniowej, znajdują się dodatkowe dwie rurki. Ich zadaniem jest cyrkulacja czynnika roboczego między absorberem, a instalacją c.w.u.
  • Kolektory z rurkami cieplnymi - uzyskanie ciepłej wody użytkowej przy pomocy tych urządzeń, odbywa się na bazie odparowywania cieczy zlokalizowane w rurce. Nie może to być woda, ponieważ wymagana jest niska temperatura parowania cieczy. Doskonale zatem sprawdza się alkohol parujący w temperaturze 20 stopni Celsjusza.
  • Kolektory koncentryczne - w ich budowie wymienia się specjalne reflektory odpowiedzialne za przechwytywanie energii słonecznej i przenoszenie jej do rury z czynnikiem roboczym. Reflektory takiego kolektora działają w sposób podobny do soczewki skupiającej.
• Kolektory skupiające - ich zadaniem jest absorbowanie promieni słonecznych bez względu na ich kąt padania. Dlatego często są one wyposażone w specjalny mechanizm pozwalający na dostosowania położenia urządzenia do kąta padania promieni słonecznych. Sprawdź, co jeszcze warto wiedzieć o ogniwach fotowoltaicznych.

Kolektory słoneczne i instalacje solarne - budowa

Kolektory płaskie w swojej budowie nie są zbyt skomplikowane. Nieco odmienną konstrukcją wyróżniają się kolektory próżniowe. Instalacja solarna kolektorów płaskich  zapewni prawidłowe i efektywne działanie pod warunkiem właściwej budowy kolektora słonecznego. Podstawowe elementy wchodzące w skład kolektora słonecznego, to przede wszystkim absorber pochłaniający, czynnik grzewczy, a także obudowa. W przypadku kolektorów płaskich najczęściej mamy do czynienia z wysokiej jakości szklanym przykryciem. W ten sposób urządzenie wyróżnia się wysoką przepuszczalnością promieni słonecznych do warstwy absorbującej. Dodatkowo kolektor słoneczny jest jeszcze lepiej chroniony przed wszelkimi czynnikami zewnętrznymi.

Kolektory próżniowe ze względu na wysokie koszty produkcji, rzadko kiedy budowane są na podstawie kolektorów płaskich. Zdecydowanie częściej te kolektory słoneczne tworzą próżniowe szklane rurki. Konstrukcyjnie możemy podzielić rury próżniowe na jednościenne i dwuścienne. W kolektorach słonecznych posiadających w budowie rury dwuścienne, próżnia wytwarzana jest pomiędzy tymi rurkami. Natomiast drugi typ rurki jednościennej, wymaga połączenia z rurką czynnika grzewczego. W takim przypadku następuje połączenie szkła z metalem. Instalacja solarna na bazie kolektorów próżniowych wyróżnia się zdecydowanie lepszą izolacją, przez co dochodzi do mniejszych strat ciepła niż w kolektorach płaskich. Instalacje solarne nadają się nie tylko do podgrzewania wody, ale także do ogrzewania domu.

Instalacja solarna - zasada działania

Podgrzewanie ciepłej wody użytkowej przy użyciu kolektorów słonecznych - zasada działania

Już wiemy, że uzyskanie ciepłej wody użytkowej polega na przetwarzaniu energii słonecznej w energię cieplną. Jednak instalacja solarna jest odpowiedzialna nie tylko za samo przetwarzanie, ale również magazynowanie energii cieplnej. W tym celu wykorzystuje się zasobnik solarny. Dzięki niemu wykorzystanie promieniowania słonecznego jest wyjątkowo efektywne.

Na prawidłowe funkcjonowanie kolektorów słonecznych ma wpływ kilka czynników. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę jak najmniejszą długość rur łączących zasobnik solarny z kolektorem. Istotna jest odpowiednia izolacja, chroniąca przed niepotrzebnymi stratami ciepła. Produkcja ciepłej wody użytkowej została usystematyzowana poprzez prawidłowo działający zasobnikowy wymiennik ciepła. Jest on odpowiedzialny za magazynowanie ciepłej wody użytkowej. W innym przypadku musielibyśmy korzystać z niej tylko w momencie największego nasłonecznienia, czyli w ciągu dnia. Jest to raczej niemożliwe, ponieważ zwykle w tym czasie jesteśmy poza domem. Sprawdź także, jak uzyskać dofinansowanie do kolektorów słonecznych.

Instalacja solarna do c.w.u. - zasady montażu

Optymalnie ogrzewanie solarne do przetwarzania energii słonecznej, powinno być montowane na dachu o nachyleniu wynoszącym przynajmniej 25 stopni. Istnieje możliwość montażu kolektora słonecznego na specjalnych statywach lub konstrukcjach przymocowanych do ścian budynku. W niektórych sytuacjach montuje się urządzenia bezpośrednio na ziemi. Istotne jest to, by kolektory były bezpośrednio wystawione na promienie słoneczne, z dala od jakiegokolwiek zacienienia.

Sporadycznie spotyka się kolektory słoneczne montowane również na płaskich dachach. Należy pamiętać o odpowiednim nakierowaniu urządzeń, by wykorzystanie promieniowania słonecznego było jak najbardziej efektywne. Dodatkowo kolektory muszą być zabezpieczone przed różnymi warunkami atmosferycznymi, a w szczególności przed silnymi podmuchami wiatru.

Kolektory próżniowe czy kolektory płaskie?

Decydując się na ogrzewanie solarne przy pomocy kolektorów słonecznych, często zadajemy sobie pytanie, które urządzenia będą lepsze: kolektory płaskie, czy próżniowe. Dla nas najważniejsze jest to, aby instalacja solarna działała jak najefektywniej. Specjaliści właśnie z tego powodu zalecają montaż kolektorów próżniowych.

Urządzenia te w odróżnieniu od kolektorów płaskich, charakteryzują się zdecydowanie mniejszymi stratami ciepła. Dzięki temu podgrzewanie ciepłej wody zachodzi znacznie szybciej, również przy dość sporym zachmurzeniu. Jednak ostateczny wybór kolektora powinien zawsze być indywidualnie podjętą decyzją.

Ogrzewanie solarne w liczbach

Podgrzewanie ciepłej wody różnymi źródłami energii - porównanie kosztów

Porównanie kosztów uzyskania ciepłej wody użytkowej przy zastosowaniu różnych źródeł energii. Zestawienie dotyczy ogrzania ok. 300 litrów ciepłej wody użytkowej:

• Ogrzanie przy pomocy bojlera elektrycznego - 6,90 zł
• Ogrzanie przy pomocy kotła olejowego - 6,50 zł
• Ogrzanie przy pomocy kotła gazowego - od 3,10 do 5,20 zł
• Ogrzanie przy pomocy kotła na drewno - 2,60 zł
• Ogrzanie przy pomocy kotła węglowego - 2,10 zł
• Ogrzanie przy pomocy pompy ciepła - 1,90 zł
• Ogrzanie przy pomocy instalacji solarnej - ok. 0,30 zł

Jak widać, instalacja solarna do c.w.u. wychodzi najkorzystniej pod względem cenowym. Nawet pompa ciepła pod tym względem jest prawie siedmiokrotnie droższa, chociaż również uchodzi za cenne źródło pozyskiwania energii.