Czy orientacja kolektorów słonecznych na południe jest aż tak ważna?

Majster Guru:– Ważna, choć pewne odchylenie jest dopuszczalne i da się je skompensować, powiększając powierzchnię kolektorów. Aby działanie kolektorów było efektywne, ich lokalizacja musi spełnić 3 podstawowe warunki:

• nie mogą być zacienione przez budynki, drzewa itp.;
• powinny być zwrócone ku stronie o intensywnym nasłonecznieniu;
• kąt ich nachylenia względem poziomu powinniśmy dostosować do tego, czy chcemy otrzymać najwyższy uzysk energii latem, czy też poprawić go wiosną i jesienią.

Pierwszy warunek, dotyczący zacienienia, nie wymaga wyjaśnień.

 

Jeśli to niemożliwe, lepsze jest odchylenie na zachód niż na wschód. Wielkość niezbędnej korekty (powiększenia) powierzchni kolektorów pokazuje wykres. Warto podkreślić, że przy odchyleniu do około 50°, korekta nie jest duża – 10% dla kierunku południowo-zachodniego oraz 20% dla południowo-wschodniego. Zdecydowanie należy odradzić instalowanie kolektorów od północy. Nasłonecznienie zawsze będzie tam słabe, a większość promieniowania rozproszona, przez co trudniejsza do spożytkowania przez te urządzenia.

 

Podobnie nie ma sensu instalowanie kolektorów w miejscu teoretycznie korzystnym, lecz zacienionym, np. przez inny budynek. Tylko proszę mnie dobrze zrozumieć: pierwszym wyborem powinien być kierunek południowy. Jednak z uwzględnieniem zdrowego rozsądku. Nie będzie miało sensu zwrócenie na północ, ale również wprost na południe, za to w cieniu dużego drzewa.

– W większości sytuacji, czyli gdy naszym celem jest możliwie duży uzysk energii przez cały rok, optymalny kąt nachylenia wynosi 40–45°. Całe szczęście, że mniej więcej tyle mają też dachy w polskich domach. Trzeba jednak od razu zaznaczyć, że zmiana kąta nachylenia w dość szerokim zakresie nie wpływa zasadniczo na ilość pozyskiwanej rocznie energii. Obniżenie kąta z 45° do 25° wymaga zwiększenia powierzchni kolektora raptem o 5%, natomiast podniesienie go do 65° korekty o 12%.

 

Zmiana kąta nachylenia może być za to uzasadnionym zabiegiem, jeżeli chcemy wyraźnie zróżnicować uzysk energii, zależnie od pory roku.

 

Latem słońce znajduje się znacznie wyżej nad horyzontem niż zimą. Zalecane kąty nachylenia są następujące:

• 30–45° – c.w.u. oraz ogrzewanie basenu latem;
• 45–60° – c.w.u. oraz dogrzewanie budynku.

Oczywiście, można zdecydować się nawet na większe odchylenie od 45°, ale wówczas odczujemy wyraźny spadek zdolności kolektorów do całorocznego przygotowania c.w.u. W specyfi cznych sytuacjach nie będzie to wadą. Ma sens np. ustawienie pod kątem ok. 20° kolektorów służących wyłącznie do ogrzewania basenu albo prawie pionowe ustawienie kolektorów w dużej instalacji dogrzewającej budynek. Spadek jej wydajności w sezonie letnim będzie pożądany, jeśli nie mamy jak zagospodarować ewentualnego nadmiaru ciepła.

– A kto powiedział, że kolektory muszą leżeć płasko na dachu? Jeżeli jego kąt nachylenia jest rozsądny i nie psuje nam parametrów instalacji, rzeczywiście, nie ma co udziwniać i kolektory można umieścić na pokryciu lub zamiast jego fragmentu. Tym niemniej w niesprzyjających warunkach rozważałbym zastosowanie jakiejś konstrukcji wsporczej na połaci dachu albo i wolnostojącej obok budynku. Pozostaje jeszcze wariant poziomego ustawienia rurowego kolektora próżniowego i takie obrócenie poszczególnych rur, żeby poprawić kąt padania promieni słonecznych na blaszki absorbera w ich wnętrzu.

– Przypominam, że to raczej kwestia dogrzewania niż ogrzewania budynku. Kotła albo pompy ciepła tak nie zastąpimy. Żeby pan miał wyobrażenie, o jakiej wielkości instalacji tu mówimy – kolektory powinny mieć powierzchnię ok. 1/10 metrażu domu. W porównaniu z przygotowaniem c.w.u., to naprawdę dużo. W przypadku domu jednorodzinnego 150 m2, będziemy więc potrzebować ok. 15 m2 kolektorów. To mniej więcej trzykrotnie więcej, niż typowa instalacja pracująca na potrzeby c.w.u.

 

Ale istotnie, są i inne warunki. Instalacja centralnego ogrzewania powinna być dostosowana do pracy z jak najniższą temperaturą wody grzewczej. Z tego względu w grę wchodzi właściwie tylko ogrzewanie płaszczyznowe: podłogowe, sufi towe lub ścienne. Powinno być przy tym zaprojektowane tak, aby mogło działać sprawnie nawet przy temperaturze zasilania ok. 30°C.

 

Oznacza to, że należy je projektować podobnie jak dla pomp ciepła – z niewielkim rozstawem rurek, zakładając bardzo duży przepływ oraz małą różnicę temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem (najlepiej tylko 5 stopni, a w typowych instalacjach jest dwa razy wyższą). Ze względu na wyjątkowo niską temperaturę zasilania, musimy też unikać sposobów wykończenia podłogi utrudniających przekazywanie ciepła. Lepsze będą płytki ceramiczne od choćby najcieńszej wykładziny lub paneli.

 

W przypadku instalacji ogrzewającej budynek, wyraźnie zaznacza się przewaga kolektorów próżniowych nad płaskimi. Kolektory próżniowe, z racji lepszej izolacji cieplnej, są po prostu wydajniejsze w niskiej temperaturze otoczenia. A przecież właśnie z takimi warunkami mamy do czynienia w sezonie grzewczym. Zaprojektowanie instalacji, która nie tylko podgrzeje c.w.u., lecz i ogrzeje budynek – jest trudnym zadaniem i wymaga nieco innych rozwiązań. Należy np. przewidzieć możliwość odśnieżania kolektorów, czy zagospodarowania ewentualnego nadmiaru ciepła w sezonie letnim.

 

Nie jest to z całą pewnością sytuacja standardowa, a równocześnie trzeba mieć świadomość, że budowa takiego systemu jest nie tylko trudniejsza, ale i znacznie droższa, niż w instalacji solarnej tylko do c.w.u. Na niedoróbki projektowe i wykonawcze nie można sobie pozwolić.

 

Jednak rzecz ostatecznie najistotniejsza to zadecydować, czego właściwie oczekujemy od kolektorów. Kłopotem jest, że podjęcie takiej decyzji w pełni świadomie wymaga posiadania przynajmniej takiej dawki wiedzy, jaką tu panu przekazałem.