Kolektory solarne dają bardzo duże oszczędności na ogrzewaniu ciepłej wody w domu. Przyjmuje się, że inwestycja w instalację solarną zwraca się po około 8-10 latach, a przeciętny okres bezawaryjnej eksploatacji systemu to 20 lat.
Dodatkową zachętę stanowi możliwość uzyskania dofinansowania z UE na wykonanie instalacji solarnej, lub z dopłat do kredytów bankowych z funduszu NFOSiGW - do programu przystąpiła większość banków w Polsce.
Pakiet "Instalacja Solarna" wraz z projektem jest punktem wyjściowym do wykonania oferty na wykonanie gotowej instalacji. Pakiet wysyłamy wraz z projektem architektonicznym domu, można go również zamówić osobno.
Schemat instalacji solarnej:
Kocioł centralnego ogrzewania
Zbiornik buforowy
Naczynko wzbiorcze przeponowe
Kolektor słoneczny
Instalacja c. o.
Instalacja c. w. u.
Instalacja solarna oznacza duże oszczędności na ogrzewaniu wody ciepłej w domu jednorodzinnym.
Kolektory słoneczne są odnawialnym źródłem energii, więc ich stosowanie jest zgodne z proekologicznymi trendami.
Ciepło pozyskiwane z energii słonecznej służy przede wszystkim do przygotowania ciepłej wody użytkowej c.w.u., ale można też je wykorzystać do podgrzewania basenu przydomowego.
Jest także możliwość ogrzewania w ten sposób samego budynku, ale w naszej strefie klimatycznej raczej jako element wspomagający centralne ogrzewanie domu np. aby dogrzać pomieszczenia w okresie przejściowym.
Wynika to nie tylko ze specyfiki klimatu, ale także uwarunkowań ekonomicznych.
Rzeczywiście korzystny stosunek kosztów całego systemu do osiąganych efektów energetycznych uzyskuje się właśnie do przygotowania c.w.u
Kluczowym parametrem instalacji solarnej okazuje się jej sprawność, a ta nie jest stała. Zależy od pory roku, ale i poziomu zachmurzenia.
Średnia moc promieniowania słonecznego poszczególnych rejonów Polski też nie jest jednakowa.
W zależności od regionu nasłonecznienie wynosi od 900 do 1100 kWh/(m2 x rok).
Największy zysk z kolektorów słonecznych osiągną mieszkańcy terenów południowo-wschodnich (z wyjątkiem Bieszczadów) i centralnych.
Trzeba sobie uświadomić, że do powierzchni ziemi dociera tylko część promieniowania słonecznego.
O ile w okresie letnim i przy pogodzie bezchmurnej promieniowanie całkowite osiąga moc 1050 W/m2, to podczas pełnego zachmurzenia spada nawet poniżej 100 W/m2 i jeszcze ma charakter jedynie promieniowania rozproszonego, a nie bezpośredniego.
Efektywne działanie instalacji solarnej zależy natomiast od dwóch parametrów:
Nasłonecznienia, czyli natężenia promieniowania słonecznego W/m2 – innymi słowy ilości energii słonecznej, która dociera do powierzchni.
Usłonecznienia, a więc ilości godzin słonecznych (h/rok).
Warto pamiętać, że w okresie zimowym słońce operuje nie tylko słabiej z powodu niskiego kąta padania promieni, ale i znacznie krócej niż latem.
Usłonecznienie bywa nawet trzy razy mniejsze niż w okresie letnim.
Wydajność kolektorów wtedy automatycznie spada i woda po podgrzaniu wstępnym przez instalację solarną z reguły wymaga jeszcze dogrzania.
Praca systemu solarnego w trybie całorocznym
Efektywna praca instalacji solarnej wynika z kilku czynników.
Ustawienie względem stron świata
Największą wydajność osiąga się przy zwróceniu kolektorów w kierunku południowym.
Możliwe jest także delikatne odchylenie w kierunku wschodnim lub zachodnim, ale nie większe niż 15o.
Przy większym odchyleniu należy rozważyć większą powierzchnię kolektora płaskiego, jednak należy mieć świadomość, że nie osiągnie się tak wysokiej sprawności, jak w przypadku montażu kolektora od strony południowej.
Inną opcją jest zastosowanie kolektorów próżniowych rurowych, które umożliwiają dopasowanie kierunku ustawienia absorbera.
Kąt nachylenia
Jeżeli zależy nam na całorocznym działaniu, to trzeba zwrócić uwagę na kąt nachylenia.
W okresie letnim zazwyczaj powstają nadwyżki energii słonecznej i w takim przypadku wystarczałby kąt nachylenia solarów na poziomie 30o, jednak systemy całoroczne wymagają ustawienia pod kątem 45o.
W przypadku zbyt niskiego nachylenia połaci dachu należy zastosować specjalne stelaże bądź uchwyty korekcyjne.
Jeżeli kolektory zamontowane są na ziemi, to istnieje możliwość zmiany kąta nachylenia w zależności od pory roku.
Miejsce montażu
Kolektory są montowane nie tylko na dachu, ale również przy ścianach budynku lub na powierzchni ziemi.
Izolacji
Ważna kwestia dotyczy odpowiedniej izolacji orurowania rozprowadzającego czynnik, ale również całego układu.
Właśnie dlatego zaleca się montaż systemu w połaci dachu, aby zminimalizować powierzchnię chłodzącą w postaci obudowy tylnej.
Kolektory płaskie mają izolację obudowy z wełny mineralnej.
Z kolei w kolektorach próżniowych to właśnie próżnia stanowi izolator, a to zdecydowanie najlepszy izolator, ponieważ bez powietrza nie ma ani konwekcji, ani też przewodzenia – jedyna strata energii jest poprzez niedostateczne promieniowanie słoneczne.
Jednak należy zwrócić szczególną uwagę na solidne uszczelnienie miejsca połączenia rury próżniowej z rurką z czynnikiem roboczym, która odbiera ciepło od absorbera.
Nawet niewielka niedokładność skutkuje dostaniem się do rury próżniowej powietrza i w konsekwencji utratą właściwości izolacyjnych.
Budowy
Do wyboru są kolektory płaskie lub próżniowe, które różnią się pomiędzy sobą budową absorbera.
Jest to element pochłaniający promieniowanie słoneczne.
Druga różnica dotyczy metody zabezpieczenia przed stratami ciepła do otoczenia.
W przypadku kolektorów płaskich funkcję absorbera pełni płyta aluminiowa albo miedziana, a w próżniowych jest po jednym absorberze w każdej rurze próżniowej, a jego specjalna powłoka z tlenku tytanu i krzemu lub z czarnego chromu powoduje dobre wchłanianie energii słonecznej.
Kiedy jest rozgrzany, to wypromieniowuje niewiele ciepła.
Ograniczanie strat ciepła następuje dzięki odpowiedniej izolacji.
Przepływ ciepła jest możliwy poprzez rurkę z czynnikiem roboczym.
Najczęściej stosowane kolektory płaskie składają się z absorbera, orurowania odbierającego z absorbera wytworzone ciepło, obudowy i przykrycia szklanego.
Czystość kolektorów
Czynnikiem mocno zmniejszającym sprawność działania kolektorów okazuje się kurz.
Jego szkodliwość widać zwłaszcza w systemach płaskich, ponieważ osadza się zarówno na powierzchni, jak i na absorberze (wynika to z często spotykanej nieszczelności ich obudowy).
W takiej sytuacji promieniowanie słoneczne ma po prostu utrudniony dostęp do absorbera – odbija się i rozprasza na drobinkach kurzu.
W każdym razie po kilku latach eksploatacji wydajność zakurzonego kolektora spada o 20-30%.
Można temu zaradzić poprzez coroczne mycie jego powierzchni.
Zasada działania kolektorów słonecznych
Podstawą jest oczywiście promieniowanie słoneczne, które ogrzewa absorber umieszczony w kolektorze.
Warto zwrócić uwagę na jego rodzaj, ponieważ zwykły, czarny absorber odbija sporą część promieni i lepszym rozwiązaniem okazuje się absorber selektywny pochłaniający 95% promieniowania.
Rola absorbera nie ogranicza się do pochłaniania energii słonecznej, ale jej zamiany w ciepło.
Następnie od niego zostaje ogrzany czynnik grzewczy przepływający przez kolektor.
Może to być woda (jeżeli instalacja działa jedynie w okresie letnim) albo płyn niezamarzający.
Kiedy czynnik grzewczy dociera do zasobnika, to oddaje ciepło znajdującej się tam wodzie użytkowej, po czym ponownie wpływa do kolektora.
Kolektory płaskie czy próżniowe?
Kluczowe czynniki wyboru są dwa – to miejsce montażu oraz koszty całej inwestycji.
Należy też zwrócić uwagę na kwestię zachowania systemu w okresie zimowym.
W standardowych instalacjach solarnych służących całorocznemu podgrzewaniu ciepłej wody użytkowej można stosować zarówno kolektory płaskie, jak i próżniowe.
Jednak w przypadku nietypowych warunków zabudowy czasami wybór zostaje ograniczony do nielicznych modeli próżniowych, które dopuszczają możliwość pracy z dowolnym nachyleniem w zakresie 0-90o.
Pozwala to na zastosowanie systemu solarnego nawet w pozycji pionowej na elewacji budynku czy też na barierkach balkonowych.
Jest to możliwe ze względu na zastosowanie specjalnych rur próżniowych z opcją ich obracania w celu skorygowania niekorzystnego ustawienia absorbera.
Maksymalny kąt obrotu wynosi 25o i jednocześnie zabezpiecza absorbery ze sobą sąsiadujące przed wzajemnym zacienianiem się.
W ten sposób uzyskuje się przynajmniej częściową rekompensatę z powodu niekorzystnych warunków pracy.
Warto zaznaczyć, że zabudowa pionowa kolektorów ma swoje uzasadnienie w niektórych przypadkach.
Sprawdzi się szczególnie tam, gdzie występują obfite opady śniegu.
Zalegający śnieg utrudnia dostęp promieniowania słonecznego do absorbera i tym samym zmniejsza efektywność działania instalacji.
Niektórzy producenci sugerują, że w kolektorach próżniowych śnieg nie zalega, ale swobodnie przesypuje się pomiędzy rurami, ale w naszej strefie klimatycznej rzadko tak bywa, a najczęściej problemem okazuje się zmrożony śnieg, lód i szron.
Warto pamiętać, że kolektory płaskie szybciej samoczynnie oczyszczają się z zalegającego szronu czy lodu.
Zabudowa pionowa może też sprawdzić się, kiedy istnieje obawa, że w okresie letnim mogłoby dochodzić do przegrzewania się instalacji z powodu częstych wyjazdów wakacyjnych i niekorzystania z instalacji.
Kolektory próżniowe z możliwością obracania rur próżniowych pozwalają także na montaż poziomy na dachu płaskim, co sprawdzi się w przypadku budynków wysokich ze względu na mniejsze opory aerodynamiczne oraz przy lekkiej konstrukcji dachu z powodu mniejszych obciążeń balastowych.
Trzeba jednak mieć świadomość, że położenie poziome nie jest optymalne – to nie tylko ograniczony maksymalny kąt obrotu rur, ale także wydłużony okres zalegania śniegu na powierzchni.
W każdym razie dylemat, czy wybrać kolektor płaski czy próżniowy w kontekście możliwości oraz ograniczeń montażowych wydaje się prosty do rozwiązania.
W większości sytuacji optymalny będzie wybór kolektora płaskiego, natomiast dla nietypowych warunków zabudowy lub innych ograniczeń sprawdzi się kolektor próżniowy.
Znaczenie mają również koszty całej inwestycji, uwzględniając koszty zakupu w odniesieniu do wydajności systemu i uzyskiwanych efektów ekonomicznych podczas eksploatacji.
Średnia cena kolektorów próżniowych jest nawet dwa razy wyższa niż tych płaskich.
Najtańsze płaskie można dostać za 600-700 zł/m2, a próżniowe za około 1400 zł/m2.
Zwrot z inwestycji w przypadku kolektorów płaskich można uzyskać już po 6-8 latach, a dla kolektorów próżniowych będzie to trwać dłużej.
Szybkość zwrotu zależy też od ilości zużywanej wody. Im więcej osób, tym szybszy zwrot, więc jest to inwestycja szczególnie opłacalna dla dużych rodzin.
Należy dodać, że okres bezawaryjnego działania instalacji solarnej wynosi co najmniej 20 lat.
Podczas zakupu należy też zwrócić uwagę na sprawność kolektora – te najtańsze niekoniecznie odznaczają dobrą wydajnością, a to czynnik wydłużający czas konieczny do zwrotu inwestycji.
Optymalny wybór to zatem średnia półka cenowa i jeżeli tylko warunki pozwalają, raczej kolektory płaskie.
Dlaczego warto rozważyć instalację solarną?
Można przytoczyć szereg argumentów przedstawiających zasadność takiego wyboru.
Trzy spośród nich wydają się najważniejsze.
1. Najniższy koszt wytworzenia ciepła.
Do efektywnej pracy całej instalacji solarnej potrzeba naprawdę minimalnych zasobów energii elektrycznej – tylko, aby zasilić pompę obiegową i sterownik.
Dziennie będzie to mniej niż 0,20 zł przy 300 l podgrzanej wody użytkowej.
Dla porównania bojler elektryczny to koszt ponad 7 zł dziennie, kocioł gazowy kondensacyjny ponad 3 zł, a pompa ciepła ponad 2 zł.
Wniosek?
300 litrów wody użytkowej można podgrzać od 10 do 45°C w instalacji solarnej kilka, a nawet kilkadziesiąt razy taniej niż w przypadku innego źródła ciepła.
2. Niższe potrzeby cieplne budynku oraz ograniczenie pracy głównego źródła ciepła.
Z oficjalnych danych GUS-u wynika, że największy udział w rocznym bilansie energetycznym budynku mają potrzeby cieplne – podgrzewanie ciepłej wody użytkowej oraz potrzeby cieplne ogrzewania pomieszczeń to ponad 80% całkowitych potrzeb energetycznych w danym roku.
Dlatego wszelkie możliwości ograniczenia wydatków związanych z zakupem energii dają spore oszczędności w domowym budżecie.
Kolektory słoneczne wyraźnie skracają czas pracy kotła grzewczego bądź pompy ciepła, a w konsekwencji ograniczenie zużycia energii elektrycznej albo paliwa.
3. Wysoki efekt ekologiczny.
Dotyczy to nie tylko produkcji kolektorów oraz ich użytkowania, ale także późniejszej utylizacji – materiały nadają się do recyklingu.
Praca kolektora oznacza minimalne zużycie energii elektrycznej oraz znaczne ograniczenie szkodliwej niskiej emisji zanieczyszczeń do atmosfery.
W kontekście naprawdę kiepskiej jakości powietrza w naszym kraju warto zatem postawić na system solarny, aby poprawić przynajmniej lokalnie stan powietrza.
Warto też podkreślić, że osoby decydujące się na montaż kolektorów solarnych mogą skorzystać z dofinansowania z UE bądź z dopłat do kredytów bankowych z funduszu NFOSiGW.
Proponowany przez MG Projekt pakiet Instalacja Solarna można zamówić razem z projektem architektonicznym domu albo osobno (instalację solarną można montować także na wybudowanym wcześniej budynku).
Pakiet wraz z projektem stanowi punkt wyjściowy do realizacji oferty na wykonanie gotowej instalacji.
