Kolektory słoneczne - jak włączyć w istniejący system, aby obniżać rachunki za ciepło?

Podstawowym warunkiem dla obniżenia wspomnianych kosztów jest ograniczenie strat cieplnych budynku. W przypadku istniejących obiektów osiąga się to na drodze poprawy izolacyjności cieplnej ścian, dachu, fundamentów itp., a także wymiany okien i drzwi. Kolejną możliwością jest wymiana lub modernizacja systemu centralnego ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej.

Nie zawsze dostrzeganym potencjałem do obniżenia domowych rachunków jest z kolei podgrzewanie ciepłej wody użytkowej. Co ważne jest ono niezależne od standardu energetycznego budynku, a więc można dokonać także częściowej modernizacji, niekoniecznie razem z np. izolowaniem ścian, czy wymianą okien.

Ciepła woda użytkowa - niedostrzegany potencjał do obniżenia rachunków za ciepło

W starych budynkach udział energii potrzebnej dla podgrzewania wody użytkowej CWU wynosił jedynie 10÷15%. Znacznie więcej ciepła potrzebne było dla celów ogrzewania pomieszczeń. Straty cieplne we współczesnych budynkach znacznie się obniżyły co spowodowało, że znacząco wzrósł udział potrzeb ciepła dla podgrzewania wody użytkowej. W najbardziej energooszczędnych budynkach (np. WT 2021) może wynosić nawet więcej niż 50%. Tak więc wysoko sprawne podgrzewanie ciepłej wody jest tu wyjątkowo ważne dla sumarycznych kosztów eksploatacji domu.

Poglądowe bilanse cieplne (udział na ogrzewanie i podgrzewanie wody CWU) budynków w zależności od ich standardów energetycznych.

Wyższa sprawność i ograniczenie czasu pracy źródła ciepła - sposób na niższe koszty eksploatacji

Stare kotły grzewcze cechują się niską sprawnością, szczególnie jeśli chodzi o kotły stojące o dużej bezwładności cieplnej o wysokich stratach rozruchowych i postojowych. Szczególnie w trybie podgrzewania ciepłej wody użytkowej CWU poza sezonem grzewczym, bardzo niska sprawność pracy kotła (często rzędu 40-60%) skutkuje wysokimi kosztami podgrzewania wody CWU.

Obniżenie kosztów eksploatacyjnych można osiągnąć na 2 sposoby - wymiany źródła ciepła oraz ograniczenia czasu jego pracy. Dzięki zastosowaniu jedynie 2-3 kolektorów słonecznych w typowym domu, czas pracy kotła grzewczego czy też pompy ciepła można skrócić nawet o 50-60% rocznie w trybie podgrzewania wody CWU. Praktycznie zerowe zużycie energii (jedynie kilkanaście Wat dla małej pompy obiegowej) przekłada się na "czyste" oszczędności - obniżenie zużycia paliwa, a także lokalne ograniczenie emisji zanieczyszczeń.

Zastosowanie kolektorów słonecznych wraz z wymianą podgrzewacza wody (i ewentualnie kotła)

W takim przypadku można zastosować najbardziej dogodne rozwiązanie z punktu widzenia ekonomicznego i technicznego. Jest nim zestaw solarny z 2-wężownicowym podgrzewaczem wody, dzięki czemu można połączyć ze sobą w prosty sposób instalację solarną i kocioł grzewczy. Taki wariant można zalecić w sytuacji, gdy istniejący podgrzewacz uległ awarii lub jest w znacznym stopniu zużyty. Istniejący lub nowy kocioł grzewczy jest przewidziany jako 1-funkcyjny (nie podgrzewający przepływowo wody użytkowej CWU, a za pośrednictwem podgrzewacza pojemnościowego). Dla przeprowadzenia takiej inwestycji można nabyć gotowy kompletny zestaw solarny z podgrzewaczem 2-wężownicowym. Korzyścią będzie łatwiejsza kompletacja i niższy koszt instalacji oferowanej w pakiecie.

Standardowy schemat instalacji solarnej z podgrzewaczem 2-wężownicowym i 1-funkcyjnym kotłem wiszącym lub stojącym. To optymalne rozwiązanie dla nowych domów oraz szerszych zakresów modernizacji w domach istniejących, polegających na wymianie podgrzewacza wody i ewentualnie kotła grzewczego.

Zastosowanie kolektorów słonecznych bez wymiany podgrzewacza wody - z dodatkowym "solarnym" podgrzewaczem wody

Często właściciel domu nie chce wymieniać podgrzewacza wody, który współpracuje z kotłem 1-funkcyjnym. Jest to uzasadnione jeśli jest on w dobrym stanie technicznym pozwalającym na kolejne lata użytkowania. Pozostają 2 rozwiązania - albo podłączenie instalacji solarnej za pomocą wymiennika ciepła albo zastosowanie dodatkowego podgrzewacza 1-wężownicowego. Jest on dobierany tak aby zapewnić wymagany odbiór ciepła (min. 50 litrów na 1 m² z powierzchni kolektorów płaskich).

Uzyskany układ szeregowy podgrzewaczy zapewnia korzystne warunki pracy instalacji solarnej jak i całego systemu. Zwiększona łączna objętość wody użytkowej oznacza także większą jej ilość oraz wyższy komfort dla mieszkańców domu. Do minusów rozwiązania można zaliczyć potrzebę zapewnienia dodatkowego miejsca w kotłowni na drugi "solarny" podgrzewacz wody.

Szeregowy układ podgrzewaczy wody pozwala na rozbudowę istniejącego systemu i jednocześnie podwyższenie poziomu komfortu korzystania z ciepłej wody użytkowej.

Zastosowanie kolektorów słonecznych bez wymiany podgrzewacza wody - z wymiennikiem ciepła

Jeżeli właściciel domu chce pozostawić istniejący podgrzewacz wody, a jego pojemność oraz konstrukcja (wymagany typ pionowy) zapewni odbiór ciepła (min. 50 litrów na każdy 1 m² kolektorów słonecznych), to dopuszczalny może być wariant podłączenia z wymiennikiem ciepła. Zaletą jest tu niższy koszt inwestycji i brak potrzeby zapewnienia dodatkowego miejsca w kotłowni jak w rozwiązaniu z dwoma szeregowymi podgrzewaczami wody. Mniej korzystna będzie potrzeba zastosowania dodatkowej pompy obiegowej przy wymienniku ciepła, a także konieczność zwrócenia uwagi na jakość wody (wpływ wysokiej twardości i zanieczyszczeń na elementy wewnętrzne wymiennika).

Modernizację systemu z pozostawieniem istniejącego podgrzewacza wody (i ewentualnie kotła) wraz z zastosowaniem wymiennika ciepła można uznać za wariant "minimalistyczny" ale dopuszczalny przy spełnieniu wymagań po stronie podgrzewacza wody i jakości wody.

Kolektory słoneczne, a gazowy kocioł 2-funkcyjny - czy możliwa jest współpraca?

Co prawda głównym przeznaczeniem kotłów 2-funkcyjnych są mieszkania i apartamenty, ale nierzadko są one stosowane w domach. Brak w takim wariancie podgrzewacza pojemnościowego wody CWU (lub wbudowany niewielki zasobnik) powoduje, że zastosowanie kolektorów słonecznych wymaga szerszego zakresu rozbudowy. Wynika to z konieczności zapewnienia magazynowania ciepła wytwarzanego przez kolektory słoneczne.

Jeżeli kocioł 2-funkcyjny ma być wymieniony to sytuacja o tyle będzie prosta, że można w jego miejscu przewidzieć nowy kocioł typu 1-funkcyjnego. Wystarczy wtedy wybrać standardowy zestaw solarny z podgrzewaczem 2-wężownicowym. Prosty schemat hydrauliki i automatyki zapewni dogodne warunki współpracy kotła z instalacją solarną.

Jeżeli jednak właściciel domu chce zachować kocioł 2-funkcyjny do dalszej pracy, to wiąże się to z potrzebą sprawdzenia technicznych możliwości jego współpracy z instalacją solarną. Warunkiem koniecznym jest zawsze zastosowanie podgrzewacza wody o konstrukcji i pojemności zapewniającej odbiór i magazynowanie ciepła. Jednym z rozwiązań może być zastosowanie podgrzewacza 2-wężownicowego.

Jeden z wariantów dołączenia instalacji solarnej do współpracy z kotłem 2-funkcyjnym. Wykorzystana jest funkcja pracy w trybie ogrzewania pomieszczeń. Należy zapewnić sterowanie ogrzewaniem zgodnie z potrzebami budynku.

Ogólnie nie ma przeciwwskazań do zastosowanie kolektorów słonecznych w domach modernizowanych. Najważniejszym jest oczywiście wytypowanie korzystnych warunków zabudowy (kierunek południowy +-45^o). Wystarczy niewielka powierzchnia dachu dla 2-3 kolektorów płaskich, chyba że intencją będzie wspomaganie ogrzewania domu lub też podgrzewania wody basenowej. Warunkiem koniecznym jest zapewnienie odbioru i magazynowania ciepła, co może się wiązać z wymianą lub dodaniem nowego podgrzewacza wody.

www.hewalex.pl