Kolektory słoneczne - ogrzewanie słońcem

Print image
Copy link image
time image Artykuł na: 9-16 minut
Kolektory słoneczne - ogrzewanie słońcem

Coraz więcej osób budujących dom staje przed tym dylematem – czy inwestycja w kolektory słoneczne rzeczywiście pozwoli zaoszczędzić na kosztach ogrzewania c.w.u., czy będzie to tylko przejaw filantropijnej dbałości o środowisko.  Chociaż panuje opinia, że w Polsce nie warto inwestować w kolektory, wciąż pojawiają się nowe firmy, które je sprzedają. A to oznacza, że są kupujący i w dodatku – jest ich coraz więcej. To może jednak takie przedsięwzięcie ma sens?

aktualizacja: 2019-03-12 12:35:01

Inwestycja naprawdę opłacalna

Na pytanie kiedy warto zainwestować w kolektor i kiedy inwestycja się zwróci ciągle nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Jedno jest pewne – w Polsce kolektor nie ma szans stać się jedynym źródłem ciepła w domu – ani w instalacjach c.w.u., ani, tym bardziej, w systemach grzewczych. Jest u nas stanowczo za mało słońca w ciągu roku, zbyt często jest ono schowane za chmurami. Ale ponoć klimat się zmienia...

Jednak nie oznacza to, że nie warto zastanowić się nad montażem systemu solarnego, bo od marca do października dobrze dobrany zestaw zapewni nawet 80-90% zapotrzebowania na ciepłą wodę. W miesiącach najcieplejszych (w przeszłości był to lipiec i sierpień, ale teraz jest równie prawdopodobne, że może być to np. maj, czerwiec i wrzesień), kolektory zapewnią 100% energii zużywanej na ogrzanie wody.

Podgrzeją ciepłą wodę nawet w okresie chłodniejszym – wystarczą dwie-trzy godziny słońca w ciągu dnia, żeby ogrzać wodę w zbiorniku o kilka stopni. Mogą się one okazać niezastąpione w domach ogrzewanych wyłącznie prądem (wysokie ceny energii) albo kotłem na paliwo stałe (uciążliwe dokładanie opału) – ciepłą wodę można wtedy uzyskiwać z kolektorów, dogrzewając ją jedynie podgrzewaczem elektrycznym.

Trzeba też wiedzieć, że im większe jest zużycie ciepłej wody w domu, tym kolektory są inwestycją bardziej opłacalną, np. w domu, w którym mieszka 6 lub więcej osób, zwłaszcza, gdy lubią często kąpać się w wannie lub w domu z basenem letnim. W obu przypadkach inwestycja taka zwróci się już po kilku latach.

Płaski czy rurowy?

Najważniejszym elementem instalacji solarnej jest kolektor. To on przechwytuje ciepło z promieniowania słonecznego i przekazuje je tzw. czynnikowi roboczemu do instalacji c.w.u. Firmy oferują dwa podstawowe typy kolektorów – płaskie i próżniowe rurowe.

Najbardziej popularny jest kolektor płaski. Ma on wprawdzie nieco niższą efektywność energetyczną i szybciej traci ciepło niż kolektor rurowy, ale niezaprzeczalną i najważniejszą jego zaletą jest dużo niższa cena. Jedne i drugie stosuje się głównie do sezonowego ogrzewania c.w.u. – między marcem i październikiem.

Czynnikiem roboczym może być w nich woda, która pozwala na dodatkowe obniżenie kosztów instalacji, ale choćby ze względu na odkładanie się kamienia w takiej wodnej instalacji nie jest polecana przez producentów kolektorów. Lepszym i częściej stosowanym czynnikiem roboczym jest niezamarzający roztwór glikolu.

W kolektorze płaskim znajduje się absorber promieniowania słonecznego połączony z rurkami miedzianymi, którymi płynie czynnik roboczy. Odbiera on ciepło od absorbera i przekazuje je do instalacji c.w.u. Absorberem jest płyta (wykonana ze stali, miedzi, aluminium lub tworzywa sztucznego) pokryta specjalną cienką powłoką zwiększającą skuteczność pochłaniania promieniowania słonecznego.

Od zewnątrz kolektor zabezpieczony jest szybą ze szkła hartowanego, teflonu lub przezroczystego tworzywa. Chroni ona przed czynnikami atmosferycznymi, takimi jak deszcz, grad czy śnieg. Ponadto szyba ta zatrzymuje promieniowanie wewnątrz kolektora (jest to tzw. efekt „szklarniowy”), co pozwala osiągnąć wyższą temperaturę czynnika grzewczego. Od spodu kolektor jest zabezpieczony warstwą izolacji cieplnej, która uniemożliwia oddawanie ciepła na zewnątrz.

Wydajniejsze, ale i droższe są kolektory rurowe próżniowe. Wykorzystują one zarówno promieniowanie bezpośrednie jak i rozproszone, czyli takie, które przebija się przez cienką warstwę chmur. Dzięki temu działają nawet w dni pochmurne.

Na polskim rynku dostępne są dwa rodzaje kolektorów rurowych: z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego lub z rurką ciepła. Kolektor próżniowy rurowy z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego ma wbudowane kilka lub kilkanaście rur szklanych.

W każdej z nich jest próżnia, dzięki której straty ciepła do otoczenia są znacznie mniejsze niż w kolektorach płaskich, a to oznacza, większą ich efektywność. W każdą rurę próżniową wbudowany jest absorber i rurka, w której nagrzewa się czynnik roboczy. Wewnątrz rur mogą znajdować się specjalne lustra ukierunkowujące promienie słońca na absorber.

Rozwiązanie takie pozwala jeszcze skuteczniej wykorzystać energię słoneczną. Rurki ciepła są bardziej zaawansowanym technologicznie rozwiązaniem. Taki kolektor do złudzenia przypomina urządzenie opisywane wcześniej, lecz działa nieco inaczej. Czynnik roboczy paruje pod wpływem promieniowania słonecznego i unosi się do specjalnego wymiennika, zamontowanego na końcu rurki kolektora.

Tam oddaje ciepło czynnikowi grzewczemu. Jednocześnie sam ulega skropleniu i wpływa z powrotem do środka rurki. Kolektory te mają najwyższą sprawność ze wszystkich dostępnych typów. Sprawdzają się szczególnie zimą i w pochmurne dni, gdy dominuje promieniowanie rozproszone.

Na dachu czy na trawie?

Kolektor będzie pracował najlepiej, jeżeli będzie skierowany na południe. Może być on odchylony o 10° w kierunku wschodnim lub zachodnim, ale im większe odchylenie, tym mniejsza efektywność pracy kolektora. Montujemy go w miejscu niezacienionym przez drzewa i budynek. W przeciwnym razie będzie mało wydajny.

Kolektor słoneczny można zamontować na dachu lub na południowej ścianie budynku, przy ścianie na ziemi, albo jako wolno stojący. Niewątpliwie najbardziej popularne jest instalowanie kolektora na dachu. Nie zajmuje on wtedy dodatkowego miejsca i nie zacienia budynku. Również kąt nachylenia połaci dachowej zazwyczaj jest wystarczający do montażu kolektora. Jeżeli dach jest płaski, trzeba go zamontować na podporach.

Nie za duży, nie za mały...

Nie łudźmy się, kolektor nie zastąpi podgrzewacza. Koszty instalacji byłyby wtedy absurdalnie wysokie, a powierzchnia kolektorów bardzo duża. Optymalnie dobrane urządzenie ogrzeje 80-90% ciepłej wody użytkowej i maksimum 30% wody do celów grzewczych. Dla jednego mieszkańca potrzeba 1-1,5 m² powierzchni kolektora płaskiego, wykorzystywanego do ogrzewania c.w.u. Zatem czteroosobowa rodzina potrzebuje zestaw o powierzchni 4-6 m².

Zamiast kolektora płaskiego można zamontować kolektor rurowy, wystarczy 0,6-0,8 m² takiego kolektora na osobę, czyli 2,4-3,2 m² dla czteroosobowej rodziny. W przypadku instalacji solarnej współpracującej z instalacją c.o. przyjmuje się, że kolektory ogrzeją maksimum 30% wody na cele c.o.

Wstępnie możemy przyjąć, że na 1 m² budynku przypada 0,3-0,5 m² powierzchni kolektora. Chcąc ogrzewać wodę w basenie krytym musimy założyć, że powierzchnia kolektorów powinna wynosić ok. 40% powierzchni lustra wody w basenie, a basenu otwartego ok. 70%. Jeżeli przykładowo basen ma wymiary 5x10 m, najlepiej kupić kolektory o powierzchni 20 m² (basen kryty), a 35 m² (basen otwarty).

Przekrój przez kolektor płaski: 1 – szyba zabezpieczająca; 2 – absorber; 3 – miedziane rurki, którymi płynie czynnik roboczy; 4 – izolacja cieplna; 5 – osłona (fot. Wolf)
Przekrój przez kolektor płaski: 1 – szyba zabezpieczająca; 2 – absorber; 3 – miedziane rurki, którymi płynie czynnik roboczy; 4 – izolacja cieplna; 5 – osłona (fot. Wolf)

Sam kolektor to nie wszystko

Ciepło wytworzone przez kolektor trzeba gdzieś zmagazynować. Dlatego niezbędnym elementem instalacji solarnej jest akumulator ciepła – zasobnik, w którym gromadzona jest gorąca woda. Stamtąd jest ona pobierana do użytku domowego. Zasobnik powinien mieć pojemność kilkuset litrów, więc wystarczającą na 1,5-3 dniowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę. Rodzina czteroosobowa zużywająca średnio 200 l wody na dobę powinna zaopatrzyć się w zbiornik o pojemności 300-600 l.

W kolektorze nie stosuje się bezpośredniego przepływu podgrzewanej wody, tylko zbiornik z wbudowaną wężownicą, którą płynie gorąca woda z kolektora. A woda na drodze kolektor-zbiornik krąży w obiegu zamkniętym wymuszonym przez pompę cyrkulacyjną. Dzięki temu możliwa jest współpraca kotła jako podstawowego źródła ciepła z kolektorem słonecznym, który tylko wspomaga system ogrzewania wody.

Jeżeli promieniowanie słoneczne jest zbyt słabe, układ sterowania włącza dodatkowe podgrzewanie wody, np. kocioł na dowolne paliwo. Pozwala to z jednej strony obniżyć koszty ogrzewania poprzez zmniejszenie zużycia paliwa, z drugiej zaś zapewnia komfort ciepłej wody, niezależnie od liczby słonecznych dni. Tańszym rozwiązaniem może okazać się zasobnik z wbudowaną grzałką elektryczną, która dogrzeje wodę w razie potrzeby.

Rodzaje instalacji

Najtańszym rozwiązaniem jest wykorzystanie kolektora w instalacji grawitacyjnej. Nie trzeba w niej instalować pompy obiegowej, gdyż ogrzana woda sama płynie do góry. Jeżeli zbiornik zamontujemy powyżej kolektora, zbędne będą dodatkowe urządzenia. Takie rozwiązanie jest idealne w domkach letniskowych lub w prostych instalacjach z podgrzewaczem elektrycznym.

Zastosowanie pompy cyrkulacyjnej
Zastosowanie pompy cyrkulacyjnej

Drugim sposobem jest zastosowanie pompy cyrkulacyjnej, tłoczącej zimną wodę do kolektora. Rozwiązanie to jest bardziej elastyczne pod względem możliwości montażu kolektora i zbiornika na wodę względem siebie.

Ten rodzaj instalacji stosowany jest przede wszystkim w domach jednorodzinnych. Należy pamiętać, że woda, która przepływa przez kolektor musi spełniać wymogi stawiane wodzie pitnej i nie może zawierać zbyt dużo żelaza, które, osadzając się na ściankach rurek miedzianych w kolektorze, po pewnym czasie może zablokować przepływ wody przez kolektor.

W tym przypadku należy również pamiętać o spuszczaniu wody z kolektora przed nadejściem zimy. Jeżeli chcemy korzystać z energii słonecznej przez cały rok, w obiegu kolektora musi krążyć czynnik niezamarzający, którym jest zazwyczaj roztwór glikolu. Ogrzewanie wody użytkowej odbywa się przez wymiennik, co powoduje niewielki spadek wydajności systemu oraz podwyższa koszty instalacji.

W celu skoordynowania działania układu złożonego z kolektora i kotła lub grzałki elektrycznej musimy zastosować automatykę. W przypadku braku ciepła z kolektora będzie włączane drugie źródło ciepła.

Warto, czy nie warto?

Koszt systemu solarnego to nie tylko sam kolektor, ale również pozostałe elementy: rury, zasobnik, dodatkowy wymiennik lub grzałka elektryczna, pompa cyrkulacyjna, zawory i automatyka. W kosztach eksploatacji trzeba wymienić okresowe przeglądy instalacji, usuwanie ewentualnych awarii oraz wymiana zużywających się elementów. W układach z pompą cyrkulacyjną dochodzi jeszcze koszt energii elektrycznej do zasilania pompy.

Podsumowując zasadność inwestowania w kolektory słoneczne, wniosek nasuwa się w miarę klarowny. Taka instalacja nie świadczy jedynie o zasobności portfela inwestora. W naszym klimacie darmową energię słoneczną można bowiem efektywnie wykorzystać do przygotowania ciepłej wody i podgrzewania wody w basenach, rzadziej do ogrzewania budynków.

Mimo, że koszty są dość wysokie to rozsądnie zaplanowany i eksploatowany system solarny może się opłacać, obniżając średnio o 70% koszty przygotowania c.w.u. (w przypadku dużej rodziny) lub ogrzania wody w basenie. Rozważając kwestię zakupu systemu należy przeanalizować wszystkie za i przeciw, a decydując się na rozwiązanie konkretnej firmy wziąć pod uwagę również dostępność serwisu, oraz koszty okresowych przeglądów.

Iwona Małkowska
zdjęcie otwierające: Nibe Biawar

 

Zdaniem naszych Czytelników

time image

Gość andrzej_szopa

06 Lut 2015, 13:07

Koniecznie musisz rozpatrzyć długoterminową opłacalność inwestycji w instalacje odnawialnych źródeł energii. Wiele firm niestety ukrywa rzeczywiste koszty, aby tylko zarobić. Ja bez kredytów, ani żadnych dotacji instalowałem kolektory wodne od Ekopark ( www.eko-park.org ). Tańsze ...

time image

Gość Artur Piechowia

09 Mar 2011, 12:17

tacy już są nasi rodacy że nic się im nie opłaci....

time image

23 Lut 2011, 13:46

Nie wiem czy zwykłą beczke można określać mianem solara, ale na przykład w Indochinach ciężko znaleźć dom bez zbiornika na dachu w którym ogrzewa się woda. Reasumując tak długo jak ta technologia będzie taka droga tak długo do głowy będą nam przychodzić pomysły z umieszczaniem ...

time image

Gość Artur Piechowiak

23 Lut 2011, 13:14

Zgadzam się z przedmówcą, minimalna sensowna powierzchnia kolektorów to 10m2 na 100m2 podłogówki. Jak chcecie mieć jeszcze cwu to koniecznie zbiornik hybrydowy minimum 500l. Ten system polityczno społeczny niedługo rypnie z wielkim hukiem i warto być przygotowanym. Ja zainwestowałem ...

time image

23 Lut 2011, 07:23

Ludziska sobie stawiają jakieś biedniutkie 2-4m2 solara i uważają, ze uzyskają wsparcie ogrzewania....A nawet do celów przygotowywania CWU to jest mało.MOŻNA zrobić to dobrze.Tylko (jak zawsze) chałupa musi być do tego przygotowana.Trzeba by solara na całej ścianie zabudować, ...

time image

23 Lut 2011, 06:32

Cytat życzę powodzenia z montowaniem czarnej beczki na dachu... Dorzuć na dachu jeszcze kaloryfer i wszystko przymocuj gumką od majtek, a i nie zapomnij koniecznie jeszcze o kogucie z plastiku i krasnalach ogrodowych na szczycie. ...

time image

23 Lut 2011, 06:27

Cytat życzę powodzenia z montowaniem czarnej beczki na dachu... Dorzuć na dachu jeszcze kaloryfer i wszystko przymocuj gumką od majtek, a i nie zapomnij koniecznie jeszcze o kogucie z plastiku i krasnalach ogrodowych na szczycie. ...

time image

Gość starejedzenie

22 Lut 2011, 12:30

życzę powodzenia z montowaniem czarnej beczki na dachu... Dorzuć na dachu jeszcze kaloryfer i wszystko przymocuj gumką od majtek, a i nie zapomnij koniecznie jeszcze o kogucie z plastiku i krasnalach ogrodowych na szczycie.

time image

22 Lut 2011, 08:11

Święte słowa z tym porównaniem kosztów Mój architekt tez jest napalony na solary ale oczywiście własne zrobione przez siebie . I to ja rozumiem. Czarna beczka się nagrzeje. Nie potrzeba znaku firmowego za 10tys Cytat 1. Co ma piernik ...

time image

22 Lut 2011, 08:03

Jak można pisać o sensowności kolektorów nie zaczynając od ilości zużywanej cwu?

time image

22 Lut 2011, 07:53

Cytat 1. Co ma piernik do wiatraka? Porównaj koszty inwestycji, a nie absorpcję. I nie p...dol o 92%. Tyle to ma spirt wlany do popłukanej szklanki, a nie kolektor.2. Sam jesteś stara opona. Bez gazu.

time image

21 Lut 2011, 23:40

heh Polak potrafi I wypićI popyskowaćJak i zakasać rękawy i pokombinować

time image

21 Lut 2011, 16:25

Cytat Za to ty na gazie od rana, po treści komentarza widzę że już wódka nie wystarcza... Merytoryczna dyskusja z użytkownikiem "stare_jedzenie" tudzież retrofood nie ma sensu bo z .... się nie rozmawia. Pozdrawiam i życzę utopienia ...

time image

21 Lut 2011, 16:22

Cytat Za to ty na gazie od rana, po treści komentarza widzę że już wódka nie wystarcza... Merytoryczna dyskusja z użytkownikiem "stare_jedzenie" tudzież retrofood nie ma sensu bo z .... się nie rozmawia. Pozdrawiam i życzę utopienia ...

time image

Gość adam

21 Lut 2011, 15:30

Za to ty na gazie od rana, po treści komentarza widzę że już wódka nie wystarcza... Merytoryczna dyskusja z użytkownikiem "stare_jedzenie" tudzież retrofood nie ma sensu bo z .... się nie rozmawia. Pozdrawiam i życzę utopienia się w żółci..

time image

21 Lut 2011, 14:27

Cytat Głupoty piszecie z tym robieniem domową metodą kolektorów. Czarna blacha ma absorpcję promieniowania 7% a najlepsze kolektory 92%. Fizyki nie oszukasz!Co do zwrotu inwestycji to rzeczywiście jeśli palisz węglem i starymi oponami to ...

time image

Gość adam

21 Lut 2011, 13:54

Głupoty piszecie z tym robieniem domową metodą kolektorów. Czarna blacha ma absorpcję promieniowania 7% a najlepsze kolektory 92%. Fizyki nie oszukasz! Co do zwrotu inwestycji to rzeczywiście jeśli palisz węglem i starymi oponami to masz bardzo tanie ogrzewanie ale już w przypadku ...

time image

21 Lut 2011, 13:21

Cytat Pewna modyfikacja – też działa. Paczta ludziska, działa bez solarów!!!

time image

21 Lut 2011, 13:18

Pewna modyfikacja – też działa.Dwa zbiorniki po 100l połączone szeregowo (oczywiście czarne) + elektroniczny przepływowy podgrzewacz wody. Domek letniskowy dla 5 osób.

time image

21 Lut 2011, 13:05

Cytat ech te kolektory takie drogie rozpoczynam niedługo budowę domu i duzo na ten temat czytałem . Można przeciesz samemu wykonać ogrzewanie wody .na dachu montujemy przewód z rur albo stalowych lub pcv niewiem co lepsze na pewno psv bedą ...

time image

Gość koziołek matołek

21 Lut 2011, 10:41

ech te kolektory takie drogie rozpoczynam niedługo budowę domu i duzo na ten temat czytałem . Można przeciesz samemu wykonać ogrzewanie wody . na dachu montujemy przewód z rur albo stalowych lub pcv niewiem co lepsze na pewno psv bedą lżejsze i łatwiejsze w montażu. Oczywiście ...

time image

Gość solaris

29 Sie 2010, 16:03

W domach ogrzewanych na paliwa stałe amortyzacja kolektorów to około 35 lat. Bez komentarza!!!.

Wiecej na Forum BudujemyDom.pl
Pokaż wszystkie komentarze

Dodaj komentarz

time image
time image
Warto wiedzieć dodatkowo:
Zobacz inne artykuły
Jak montowane są panele fotowoltaiczne?
Jak montowane są panele fotowoltaiczne?
Zadaj pytanie ekspertowi Masz wątpliwości lub dodatkowe pytania? Napisz do nas!
expert image
Akceptowane formaty plików: 'jpg', 'jpeg', 'gif', 'bmp', 'png'. Dodawanie wielu plików - wciśnij CTRL.
Administrator danych osobowych: AVT-Korporacja sp. z o.o. z siedzibą: ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa. Cel przetwarzania danych: udzielenie odpowiedzi na zadane pytanie. Administrator danych osobowych: AVT-Korporacja sp. z o.o. z siedzibą: ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa. Cel przetwarzania danych: udzielenie odpowiedzi na zadane pytanie. Okres przetwarzania danych: Twoje dane przetwarzane będą do czasu istnienia podstawy do ich przetwarzania – czyli w tym konkretnym przypadku, do czasu udzielenia odpowiedzi. Masz prawo do: dostępu do Twoich danych, ich sprostowania, usunięcia, ograniczenia przetwarzania, wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych lub ich przenoszenia. Możesz: odwołać zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych, zażądać, by Twoje wszystkie dane zostały usunięte. Podstawy prawne: art. 5, 6, 12, 13 Ogólnego rozporządzenia o ochronie danych osobowych (RODO). Czytaj więcej
Dodano plik do wysłania
Poradnik
Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!
Budujemy Dom
9,95 zł tylko teraz!
Teraz za darmo!
Od teraz, dla wszystkich! Wystarczy, że się zalogujesz. A otrzymasz dostęp do wszystkich artykułów z papierowego BudujemyDom! Całkowiecie za darmo!
Dom Energooszczędny Vademecum 2018

Dom Energooszczędny Vademecum

Jak zbudować dom energooszczędny

ABC Budowania 2018

ABC Budowania

To, co koniecznie musisz wiedzieć, żeby Twój pierwszy dom był dla Ciebie, a nie dla wroga

Wnętrza 2019

Wnętrza

Nowoczesne, stylowe, piękne wnętrza - zasady, porady, inspiracje

Czas na Wnętrze marzec 2019

Czas na Wnętrze

Od inspiracji do realizacji

Twój Dom Twój Styl 2018

Twój Dom Twój Styl

Poradnik shoppingowy

Budujemy Dom marzec 2019

Budujemy Dom

Dla budujących dom i wykonawców

Dom Polski 2019

Dom Polski

Jak zbudować dom tańszy niż mieszkanie

Nowoczesne Instalacje 2019

Nowoczesne Instalacje

Jak zbudować dom energooszczędny