Czy solary można wykorzystać do ogrzewania budynku?

Jeśli dom jest ciepły i ma w większości "podłogówkę", to można zastosować kolektory do wspomagania centralnego ogrzewania.
Z wodą jest większy problem, gdyż mniej słońca jest w zimie i nie wystarczy go na podgrzanie wody do użytecznej temperatury ok. 45°.
Czasem (w słoneczny dzień) to się uda, ale większość dni jest byle jaka.
A ogrzewanie podłogowe wymaga 34°C. Taką temperaturę jest łatwiej uzyskać.

Z pozoru wszystko się zgadza - instalację podłogową można zasilać wodą o temperaturze ok. 30°C (niekoniecznie akurat co najmniej 34°C). Jednak to, że temperatura jest niższa niż wymagana dla c.w.u. niewiele daje. Przede wszystkim zimą zapotrzebowanie domu na ciepło jest bardzo duże w porównaniu z docierającą do nas ilością energii słonecznej. Warto spojrzeć na zestawienie pokazujące jaka jest dzienna ilość energii promieniowania słonecznego padającego na 1 m2.

Nawet, jeśli solary miałyby 100% sprawność, czyli pochłaniałyby całą docierającą do nich energię bez jakichkolwiek strat - co jest oczywiście niemożliwe, a ich powierzchnia była duża, np. 10 m2, to z racji bardzo słabego nasłonecznienia w środku zimy nie dałyby wiele.

W grudniu maksymalny uzysk energii z takiej instalacji wyniósłby 5 kWh dziennie, a to odpowiada pracy niewielkiego kotła grzewczego o mocy 10 kW przez pół godziny.

Oczywiście da się wykorzystać instalację słoneczną, ale raczej do dogrzewania niż ogrzewania budynku w okresie wiosny i jesieni. Zimą zyski będą bardzo małe.

Prawdę mówiąc w zimie jest tak mało dni słonecznych, że nawet odśnieżanie kolektorów można sobie darować. Zresztą przy kolektorach płaskich i przy mrozie na zewnątrz np. -10°C nie uda się uzyskać wielkich ilości ciepłej wody.
Swoje kolektory w styczniu i lutym przez kilka dni - i to nie całych - wykorzystywałem do ogrzewania podłogowego. Przy odbiorze ciepła na poziomie 24–28°C dawały zdecydowanie więcej energii niż przy 40-45°C w przypadku podgrzewania ciepłej wody.
Fakt, że kolektory mam ustawione pod kątem 30°, więc optymalnie będą one pracowały latem.

Byłem niedawno u klienta, który ma 2 kolektory próżniowe. Przy temp. zewnętrznej -0,5°C i czystym, słonecznym niebie nagrzały się parę razy do temperatury 45°C i tyle. Nawet to nie ruszyło za wiele temperatury w zasobniku. 

Oczywiście mając dużą powierzchnię solarów i odpowiednio projektując budynek oraz instalację można osiągnąć zauważalny efekt, ale koszty będą wysokie. 

Ja jestem w tej szczęśliwej sytuacji, że kolektorów mogę mieć ile chcę a raczej ile wejdzie na dach. Swój dom wyposażyłem w instalację kolektorów do dogrzewania, weszło mi na dach 9 kolektorów płaskich, powierzchnia podłogówki dogrzewanej kolektorami wynosi ok. 80 m2. (...) przydałoby się jeszcze dorzucić parę sztuk, i w planie mam zainstalowanie jeszcze 10 próżniówek.

Dlaczego tak dużo? W zimie dzień jest przecież krótki i jeżeli dogrzewamy to przez cały sezon grzewczy średnia dzienna wychodzi nam ok. 5 godzin, a w grudniu tylko 3,5 godziny, a ciepło chcemy mieć 24 godziny. Następnym powodem jest kąt pochylenia kolektorów - w moim przypadku jest to ok. 38 stopni (leżą na połaci dachu) a powinno być co najmniej 60-70°, bo ten kąt jest najbardziej korzystny do dogrzewania.

No i najważniejsze: w jakim stopniu chcemy mieć pokrycie w ciepło z kolektorów? Im większa ilość tym większe pokrycie. I tu proszę nie wierzyć, że instalując 2-4 kolektory dogrzejemy budynek. (...) twierdzenie, że kolektory zaspokoją nam 85% energii (jak tu ktoś twierdził) jest mocno przesadzone bo to zależy od ich ilości.

Zwiększenie powierzchni kolektorów, poza oczywiście stroną ekonomiczną, ma jednak i inne ograniczenie - wobec małego nasłonecznienia oraz wzrastających wraz z różnicą temperatury pomiędzy solarem a otoczeniem strat ciepła płyn w kolektorach, niezależnie od ich powierzchni, będzie miał czasem niską temperaturę, np. 20-30°C. A wtedy nie będzie w stanie bardziej ogrzać wody w instalacji.

Obojętnie, jaka ilość kolektorów będzie zainstalowana, to przy słońcu, które jest w stanie nagrzać tylko do 40 stopni czynnik, woda będzie miała niższą temperaturę, a to oczywiście wynika z wymiany ciepła, strat itp.

W efekcie bardzo rozbudowana instalacja (o dużej powierzchni) nawet jeśli jest w stanie dostarczyć znacznych ilości ciepła, to nie mamy jak go wykorzystać - co nam przyjdzie np. z 500 l wody o temperaturze 20°C? Oczywiście i na to jest sposób. Instalację solarną można połączyć z pompą ciepła, która "wyciągnie" energię ze źródła o niskiej temperaturze. 

Żeby osiągnąć bardzo wysoki stopień pokrycia na ciepło nie możemy robić tego przy zastosowaniu samych kolektorów, lecz w połączeniu z pompą ciepła - nadwyżki latem w grunt a zimą poprzez pompę do budynku. (...) Dopiero takie połączenie urządzeń da nam pokrycie ze słoneczka w bardzo wysokim stopniu. A i tak nie osiągniemy 100%, bo pompa zużyje nam trochę prądu, chyba że dołożymy parę baterii słonecznych lub wiatrak.

Pytanie tylko czy gdy mamy tanie w eksploatacji ogrzewanie pompą ciepła instalowanie dużej liczby kolektorów ma w ogóle sens?

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Nibe-Biawar