Szukaj na tym blogu

poniedziałek, 15 sierpnia 2011

Kolektory słoneczne instalacja na ścianie

Można by powiedzieć, że domyślnym miejscem dla instalacji kolektorów słonecznych jest południowa elewacja dachu budynku. Większość kolektorów jest właśnie tam montowanych. W mojej ocenie z wielu powodów nie jest to najlepsza lokalizacja a znacznie bardzie efektywny jest montaż kolektorów słonecznych na południowej ścianie.

Względy praktyczne

Montując kolektory słoneczne na południowej elewacji budynku mamy znacznie lepszy do nich dostęp, niż gdy są zamocowane na dachu. Ułatwia to, choć by tak prozaiczną czynność jak coroczne czyszczenie solarów. Choć wielu producentów zapewnia, że kolektory czyszczą się same praktyka pokazuje jednak, że samooczyszczenie jest dość ograniczone a użytkowanie kolektorów już przez rok sprawia, że osadza się na nich warstwa kurzu, która ogranicza dostęp światłą – zmniejsza sprawność kolektorów. Drugim ważnym aspektem jest śnieg, instalując kolektory słoneczne na elewacji pod katem 90 stopni problem z zaleganiem śniegu znika zupełnie w przypadku instalacji na dachu zalegający śnieg zawsze ograniczał będzie uzyski energii w zimie (stopienie śniegu na kolektorze wymaga wydatku energetycznego). Trzecim argumentem przemawiającym za instalacją na ścienne to odległość między polem kolektorów słonecznych a zasobnikiem. Zazwyczaj zasobnik solarny znajduje się w kotłowni, która jest na parterze. Instalując kolektory na ścianie zmniejszamy długość przewodów rurowych, co przekłada się na mniejsze straty na przesyle ciepła.

Kolektory słoneczne na ścianie to wyższe pokrycie słoneczne.

Pokrycie słoneczne zwane także pokryciem solarnym to procentowa ilość energii, jaką dostarczą kolektory słoneczne w stosunku do naszego zapotrzebowania na energię. Stopień pokrycia słonecznego jest pochodną trzech czynników

- nasłonecznienia (zmienności nasłonecznienia) na powierzchni kolektora

- liczby kolektorów słonecznych

- wielkości zasobnika

Kolektory słoneczne ich liczba oraz nasłonecznienie są ze sobą bardzo powiązane. Przyjmuje się, że zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania C.W.U. jest stałe jednak nasłonecznienie, czyli ilość energii, jaka dociera do ziemi znacznie zmienia się z miesiąca na miesiąc. Wielu projektantów i instalatorów w celu zwiększenia pokrycia solarnego zwiększa liczbę kolektorów. W mojej ocenie jest to zupełnie błędne podejście. Zwiększając liczbę kolektorów ponad możliwość odbioru energii, którą one produkują w miesiącu o najwyższym nasłonecznieniu następuje zmniejszenie efektywności instalacji z uwagi na niewykorzystaną energię wyprodukowaną przez solary. Dodatkowo przegrzewanie się instalacji prowadzi do przyśpieszonego starzenia się płynu solarnego, żelowania glikolu i uszkodzenia pompy obiegowej.


0o

30o

45o

60o

90o

Styczeń

27,2

38,4

42,2

45,2

44,1

Luty

37,3

51,0

55,1

56,6

54,0

Marzec

66,9

88,9

84,9

84,9

74,9

Kwiecień

107,2

113,6

113,6

106,1

81,4

Maj

150,8

149,3

141,8

128,2

89,0

Czerwiec

162,2

154,1

144,3

128,1

87,6

Lipiec

155,5

150,8

141,5

125,9

87,1

Sierpień

130,6

135,9

131,9

121,5

88,8

Wrzesień

87,3

99,6

100,4

96,9

78,6

Październik

54,5

70,8

74,6

75,7

67,0

Listopad

30,8

42,6

46,9

47,8

45,6

Grudzień

25,2

35,8

39,9

42,4

41,1

Suma roczna

1008,3

1092,4

1075,0

1014,3

795,2

Porównanie nasłonecznienia na powierzchnię horyzontalną i pochyloną pod kątami 30, 45, 60, 90 stopni.

Największą sumę nasłonecznienia na powierzchnie kolektorów można uzyskać ustawiając je na południe pod kątem 30-40 stopni. Z uwagi jednak na całoroczną pracę instalacji kolektorów słonecznych powinno dążyć się do wyrównania nasłonecznienia w okresie całego roku. Takie zadanie najlepiej spełnia pionowe ustawienie kolektorów słonecznych na fasadzie budynku. Mimo iż wiąże się ono ze znacznym zmniejszeniem sumy rocznej energii docierającej do solarów w stosunku do ustawienia horyzontalnego o ok. 20-25% to jednak zmniejszenie to występuje w okresie lata charakteryzującym się zdecydowanym nadmiarem energii słonecznej. Dodatkowo w położeniu pionowym następuje znaczne zwiększenie energii docierającej do kolektorów w zimie, czyli w okresie zwiększonego zapotrzebowania na ciepło i niskich zasobów energii słonecznej. Jednym z powszechnie popełnianych błędów projektowych jest przewymiarowanie instalacji, które następuje zazwyczaj przy ustawieniu kolektorów pod niskimi kątami.

Dobór liczby kolektorów

Stosując się do zasady mówiącej o nieprzewymiarowywaniu instalacji kolektorów słonecznych należy dobrać liczbę kolektorów słonecznych w oparciu o zasoby energii słonecznej docierające do kolektora w miesiącu o najwyższym nasłonecznieniu z reguły jest to czerwiec. Przyjmując, że zapotrzebowanie na energię do ogrzewania C.W.U. jest w przybliżeniu stałe i wynosi 3400 kWh rocznie, czyli ok. 283 kWh miesięcznie. Zakładając, że instalacja nie będzie przewymiarowana a odbiór ciepła z kolektorów jest ciągły (ciągłość odbioru poprawia wykorzystanie dużego zasobnika buforującego o pojemności 500 - 700l). Przy zastosowaniu dużego bufora energii cieplnej można założyć wysoką sprawność instalacji na poziomie 40 - 50%. Dla tak przyjętych założeń w poniższej tabeli wyliczona została maksymalna dopuszczalna powierzchnia efektywna pola kolektorów w zależności od ich kąta pochylenia.

Kąt pochylenia (kierunek S)

90oC

60 oC

45 oC

30 oC

0 oC

Nasłonecznienie czerwic w kWh/m2 kolektora

88

128

144

155

160

Maksymalna powierzchnia efektywna kolektorów

6,4

4,4

3,9

3,7

3,5



Ustawienie kolektorów pod kątem 90 stopni S pozwala bezpiecznie zainstalować większą liczbę kolektorów a przez to uzyskać większe pokrycie słoneczne. Zakładając średnio powierzchnię efektywną kolektora płaskiego 2 m2. W przypadku pochylenia 90 stopni S bezpiecznie można zainstalować 3 kolektory. Przy pozostałych kątach przy zakładanym zapotrzebowaniu na C.W.U. instalacja nie mogłaby się składać z więcej niż 2 kolektorów.


Możliwość zwiększenia pola kolektorów przy ustawieniu ich pod kątem 90 stopni S pozwala zwiększyć pokrycie słoneczne bez narażania instalacji kolektorów słonecznych na przegrzew w okresie lata. Z wyliczeń wynika, że teoretyczne pokrycie mogłoby wynieść nawet 80% gdzie przy klasycznej instalacji pod kątem 30 stopni S jest to zaledwie 54%. W praktyce należy, założyć, rzeczywiste pokrycie będzie minimum o kilkanaście punktów % niższe od teoretycznego w wyniku zmienności w zapotrzebowaniu na C.W.U. i nasłonecznieniu.

5 komentarzy:

jako pisze...

Zgadzam się, że to dobra lokalizacja dla kolektorów.
Tyle, że nie zawsze możliwa do wykorzystania.

Np południowa elewacja bywa chroniona przed przegrzewaniem przez posadzenie drzewa, które daje cień.

A z kolei w domach energooszczędnych i zwłaszcza pasywnych, południowa elewacja jest w większości lub wręcz w całości przeszklona. Innymi słowy już jest ona wykorzystana do pobierania ciepła.

Przykładowo południowa elewacja domu pasywnego Lipińskich wygląda tak:
http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/grafika/dom-pasywny/projekt-poludnie-zdjecie-duze.jpg
Choć w tym wypadku nie jest jeszcze tak źle, bo da się jeszcze zagospodarować ścianę do garażu ...

Bogdan Szymański pisze...

Oczywiście że nie zawsze się da zainstalować na ścinie jednak na rynku jest mnóstwo projektów domów w których taka instalacja jest możliwa.

Anonimowy pisze...

Bardzo dobra analiza dotycząca opłacalności i celowości stosowania kolektorów.
W powszechnym odbiorze fakty te nie są znane, a na pewno nie są uwzględniane przez osoby zajmujące się projektowaniem i montażem instalacji. Oby to się jak najszybciej zmieniło.
Bogdan tak trzymać, twoje wpisy to kawał dobrej roboty.
at

Anonimowy pisze...

dziekuję ze pomysl montażu na scianie. W moim przypadku jak nabardziej się da, mam spory kawał sciany bez okien od strony S-E. Zastanawiam, się jednak, czy w u mnie nie lepiej byloby jendnak odchylić nieco panele od pionu, np. o 10- 20 st od pionu? Duzy bufor 1000l.

Klaudia pisze...

Kolektory na ścianie to dla mnie jedna z ciekawszych informacji nie wiedziałem, że można nawet na ścianie je zamontować. Myślałem, że jedynie pod skosem na dachu lub na gruncie przy domu tak jak to u mnie jest. Ja sam montowałem zestaw. Skorzystałem z porad z bloga https://suntrack.pl/blog/fotowoltaika/jak-samemu-zmontowac-system-fotowoltaiczny i w ciągu jednego dnia udało mi się to zrobić z mała pomocą mojej żonki. Na ścianie myślę, że już by się nam nie udało, ponieważ ktoś musi to porządnie utwierdzić.