Wspomaganie ogrzewania kolektorami słonecznymi.

Wiele osób pyta mnie czy możliwe jest wspomaganie centralnego ogrzewania kolektorami słonecznymi i czy jest ono opłacalne? Na tak postawione pytanie można szybko odpowiedzieć, że oczywiście jest możliwe wykorzystanie kolektorów słonecznych do wspomagania ogrzewania jednak takie działanie niema podstaw ekonomicznych.

Opłacalność ekonomiczna

Wykorzystanie kolektorów słonecznych do wspomagania centralnego ogrzewania niema obecnie podstaw ekonomicznych. Porównując koszty pozyskanej energii słonecznej z uwzględnieniem kosztów instalacji, serwisu, będzie ona znacznie wyższa niż w przypadku energii pozyskiwanej z powszechnie stosowanych źródeł jak np. kocioł gazowy. Dlatego też nie jest to rozwiązanie dedykowane dla osób szukających oszczędności raczej dla pasjonatów i entuzjastów, którzy wysoko wyceniają sobie uzyskany efekt ekologiczny.

Ustawienie kolektorów

Problem wspomagania ogrzewania kolektorami słonecznymi wynika z braku korelacji między zapotrzebowaniem na moc grzewczą a nasłonecznieniem

W raz z rozpoczęciem sezonu grzewczego rośnie zapotrzebowanie na energię i jednocześnie spada nasłonecznienie. Z tego też powodu decydując się na wykorzystanie kolektorów słonecznych do ogrzewania należy przy ich ustawieniu dążyć do zwiększenia ilości energii, jaka do nich dociera w zimie i minimalizować w okresie lata. Założenia te najlepiej spełnia pionowe ustawienie kolektorów.

Nasłonecznienie dla Krakowa przy pochyleniu kolektorów 90stopni

Przy pochyleniu kolektorów pod kątem prostym do powierzchni horyzontalnej następuje 50-60% zwiększenie nasłonecznienia na powierzchnię kolektora w zimie, czyli w okresie o największym zapotrzebowaniu na energię grzewczą.

Problem z przegrzewem

Przy wykorzystaniu kolektorów słonecznych do ogrzewania należy rozwiązać problem zagospodarowania nadmiaru energii w okresie lata. Część problemu rozwiązuje pochylenie pod kątem prostym gdyż ogranicza ono nasłonecznienie na kolektory w lecie o ok. 50% w stosunku do powierzchni horyzontalnej. Jednak w przypadku słonecznego lata instalacja z pewnością będzie produkować więcej energii niż wynosi zapotrzebowania na energię do ogrzewania CWU. Nadmiar energii można zagospodarować np. do ogrzewania basenu, regeneracji dolnego źródła pompy ciepła, zasilania absorpcyjnej pompy ciepła. Niestety w wielu przypadkach nie będzie istniała możliwość zagospodarowania większej ilości ciepła. Permanentny przegrzew instalacji w lecie odbiłby się na radykalnym skróceniu jej żywotności. Z tego też powodu, jeżeli niema możliwości zagospodarowania energii cieplnej z kolektorów należy instalację wyposażyć w system przesłaniający kolektory. Idealny byłby system automatyczny zasłaniający kolektory w przypadku osiągnięcia w zasobniku zadanej temperatury. Rozwiązania takie nie są jednak powszechnie oferowane przez producentów kolektorów.

Typ kolektorów

Brak ekonomicznych podstaw wykorzystania kolektorów słonecznych do ogrzewania spowodowany jest między innymi koniecznością stosowania do tego celu drogich kolektorów próżniowych o wysokich parametrach cieplnych.

Porównanie charakterystyki kolektora płaskiego i próżniowego

Realizacja wspomagania ogrzewania przez kolektory słoneczne wiąże się z koniecznością ogrzewania wody do wysokiej temperatury. Aby energia z kolektorów mogła być wykorzystana na cele, CO kolektory muszą nagrzewać płyn solarny minimum do temperatury wyższej od temperatury zasilania systemu grzewczego. Jak można zauważyć na powyższym wykresie w raz ze zwiększaniem się różnicy temperatur miedzy otoczeniem a absorberem kolektora spada jego sprawność. Chcąc nagrzać wodę do wyższej temperatury sprawność instalacji będzie spadać. Spadek będzie tym większy im słabsza izolacja cieplna kolektora. Z tego też względu jak jest to przedstawione na powyższej grafice przy ogrzewaniu płynu do wyższych temperatur sprawność kolektora płaskiego będzie spadać znacznie szybciej niż próżniowego. W praktyce przy niskim zimowym natężeniu promieniowania słonecznego kolektory płaskie nie będą w stanie podgrzać wody do użytecznej temperatury lub będą to robić z bardzo niską efektywnością. Wspomaganie ogrzewania można realizować jedynie za pomocą kolektorów próżniowych i to wysokiej klasy o bardzo niskich współczynnikach strat ciepła i wysokiej sprawności optycznej.

Niskotemperaturowa instalacja CO.

W przypadku wykorzystywania kolektorów słonecznych do wspomagania centralnego ogrzewania bezwzględnie należy zastosować system ogrzewania niskotemperaturowego. Wiąże się to z opisanym powyżej znaczącym spadkiem sprawności kolektorów wraz ze wzrostem temperatury, do której podgrzewają one ciecz. W przypadku tradycyjnej grzejnikowej instalacji CO realizacja wspomagania ogrzewania przez kolektory jest bezcelowa.