Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej kolektorami słonecznymi

Print image
Copy link image
time image Artykuł na: 6-9 minut
Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej kolektorami słonecznymi

Przyjmuje się, że do wytwarzania ciepłej wody użytkowej dla jednego mieszkańca potrzeba ok. 1,0 m² powierzchni kolektora. W systemach wykorzystujących kolektory słoneczne tylko w okresie wiosenno-letnim, można zastosować układ, w którym woda jest bezpośrednio ogrzewana w absorberze panelu słonecznego.

Układ ten składa się z kolektora i zbiornika magazynującego ogrzaną wodę, wyposażonego dodatkowo w grzałkę elektryczną. Rozwiązaniem najprostszym (i najtańszym) jest instalacja bez pompy obiegowej (cyrkulacyjnej).

Schemat: Instalacja z kolektorem bez pompy obiegowej - czynnikiem ogrzewanym jest woda użytkowa
Instalacja z kolektorem bez pompy obiegowej - czynnikiem ogrzewanym jest woda użytkowa

Woda, ogrzana w kolektorze, przepływa do zbiornika umieszczonego powyżej niego. Stamtąd, pod działaniem siły ciężkości (grawitacyjnie), spływa do punktów poboru. Z kolektora do zbiornika ogrzana woda wznosi się dlatego, że jest lżejsza niż zimna (w terminologii technicznej: ma mniejszą gęstość). Opory przepływu powinny być jak najmniejsze.

Dlatego instalacja musi być wykonana z rur o dużej średnicy i z możliwie małą liczbą załamań. Drugim rozwiązaniem jest tłoczenie zimnej wody do kolektora przy użyciu pompy obiegowej. Rozwiązanie to jest bardziej elastyczne pod względem możliwości montażu kolektora i zbiornika na wodę względem siebie. Ten rodzaj instalacji stosuje się przede wszystkim w domach letniskowych lub z basenem ogrodowym.

Przed nadejściem mrozów instalację należy opróżniać z wody. Woda przepływająca przez kolektory słoneczne musi spełniać wymogi stawiane wodzie pitnej. Nie może też zawierać zbyt dużej ilości zanieczyszczeń, m.in. żelaza, które osadzając się na ściankach rurek miedzianych w kolektorze po pewnym czasie spowodowałoby zablokowanie przepływu wody.

Jeżeli chcemy korzystać z energii słonecznej przez cały rok, w obiegu kolektora musi krążyć czynnik niezamarzający. Zazwyczaj używa się roztworu glikolu. Wodę użytkową ogrzewa się w wymienniku. Powoduje to niewielki spadek wydajności systemu i zwiększa koszty instalacji. Najprościej jest zastosować zasobnik z pojedynczą wężownicą, którą krąży płyn z obiegu solarnego, i dodatkową grzałkę elektryczną.

Schemat: Instalacja z kolektorem oraz z zasobnikiem z pojedynczą wężownicą i grzałką elektryczną
Instalacja z kolektorem oraz z zasobnikiem z pojedynczą wężownicą i grzałką elektryczną

Popularniejszy (bo tańszy w użytkowaniu) jest układ, w którym wodę wstępnie ogrzaną w kolektorze dogrzewa się przy wykorzystaniu kotła c.o. Zasobnik jest wyposażony w dwie wężownice: dolną, którą przepływa woda z kolektora, i górną, w której krąży woda kotłowa.

Schemat: Instalacja z kolektorem oraz z zasobnikiem z podwójną wężownicą
Instalacja z kolektorem oraz z zasobnikiem z podwójną wężownicą; jedną wężownicą krąży płyn z układu solarnego, drugą - woda kotłowa, a zbiornik wypełniony jest wodą na cele c.w.u.

Podstawowym źródłem ciepła jest obieg kolektora, ale jeżeli promieniowanie słoneczne jest zbyt słabe, układ sterowania włącza dodatkowe podgrzewanie wody. Do podgrzewania można wykorzystać kocioł na gaz ziemny, gaz płynny, olej opałowy, energię elektryczną. Jest to najpopularniejszy sposób przygotowywania c.w.u. we współpracy kolektora słonecznego i kotła c.o.

Jeżeli c.w.u. ma bezpośredni kontakt z wymiennikiem, którym płynie roztwór glikolu z obiegu kolektora, należy mieć na uwadze, że:

  • wodne roztwory glikolu etylenowego są trujące (nietoksyczny jest glikol propylenowy);
  • oprócz glikolu w roztworze tym znajdują się także inhibitory korozji i biocydy (środki biobójcze), które również mogą być toksyczne;
  • jeżeli nastąpi awaria wężownicy obiegu solarnego, szkodliwa ciecz przedostanie się do c.w.u.

Dlatego przed kupnem warto się dowiedzieć, jaki rodzaj glikolu i jakie zabezpieczenia stosuje producent. W każdej instalacji c.w.u. musi być zapewniona możliwość okresowego podgrzania wody do temperatury 70°C, w celu uniknięcia rozwoju bakterii chorobotwórczych rodzaju Legionella.

Dlatego nawet najprostsza instalacja, w której kolektory słoneczne wykorzystujemy do ogrzewania wody użytkowej, musi mieć wbudowaną przynajmniej grzałkę elektryczną lub umożliwiać podgrzanie wody w inny konwencjonalny sposób. Nie chodzi tylko o dezynfekcję termiczną, ale po prostu o możliwość podgrzania wody w pochmurne i deszczowe dni.

Poradnik
Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!

Instalacje mieszane - ogrzewanie ciepłej wody użytkowej i wody do celów grzewczych

Zapotrzebowanie na energię cieplną jest największe w okresie, w którym ilość promieniowania słonecznego jest najmniejsza. Jeśli więc ma być dostarczona wymagana minimalna ilość energii cieplnej, należy zamontować dużą liczbę kolektorów. Przyjmuje się, że na 1 m² powierzchni dobrze ocieplonego domu potrzeba 0,5 m² kolektora. Układ grzewczy powinien być niskotemperaturowy (np. 40/30°C).

Warunki takie spełnia m.in. ogrzewanie podłogowe. Powstającą w okresie letnim nadwyżkę ciepła można przeznaczyć na ogrzewanie wody w basenie. Jeśli nim nie dysponujemy, dobrym sposobem wykorzystania tej nadwyżki jest ogrzewanie chłodnych pomieszczeń, znajdujących się pod poziomem gruntu.

Niektóre firmy mają w ofercie wspomniane wyżej instalacje mieszane, czyli solarne współpracujące z gazowym kotłem c.o. Podstawowym ich elementem jest zasobnik ciepłej wody i wody kotłowej, ogrzewany przez obieg kolektora.

Schemat: Podgrzewacz do instalacji dualnej
Podgrzewacz do instalacji dualnej; a) przepływający wymiennikiem czynnik grzewczy ogrzewa wodę kotłową, w której zanurzony jest wymiennik, a woda kotłowa ogrzewa ciepłą wodę użytkową, znajdującą się w dodatkowym, wewnętrznym zasobniku (rys. wg de Dietrich); b) przepływający wymiennikiem czynnik grzewczy ogrzewa wodę na cele c.w.u., a ona ogrzewa wodę na cele grzewcze, znajdującą się w płaszczowym wymienniku wokół zbiornika na ciepłą wodę

Zasobnik umożliwia współpracę kotła, jako podstawowego źródła ciepła, z kolektorem słonecznym jako źródłem wspomagającym. Priorytetem jest zapewnienie c.w.u., a nadwyżka ciepła jest kierowana do systemu grzewczego, co umożliwia obniżenie kosztów ogrzewania. 

Jednak nakłady raczej się nie zwrócą. Przysłużymy się tylko ochronie środowiska. Mieszaniny wody i glikolu etylenowego działają na instalację silnie korozyjnie. Jeżeli sami możemy zdecydować, jakim płynem wypełnimy instalację solarną, kupmy gotowy roztwór, który zawiera dodatkowo inhibitory korozji, zapobiegające niszczeniu instalacji, i biocydy, przeciwdziałające namnażaniu się w niej bakterii i glonów.

Przed zakupem dodatkowo upewnijmy się, czy płyn nie stwarza zagrożenia dla zdrowia i życia. Jednym ze środków nie mających właściwości toksycznych jest glikol propylenowy. Trzeba jednak sprawdzić, czy dodane do niego inhibitory korozji i biocydy nie są toksyczne. Warto dowiedzieć się, czy producent wystawił deklarację, że roztwór przez niego oferowany jest wolny od substancji trujących.

Iwona Małkowska

Zdaniem naszych Czytelników

time image

Gość Piotr

23 Maj 2020, 17:48

Korzystam z kolektora słonecznego piąty rok. Kupiłem używany który był na dachu ok. 10 lat. Instalacja składa się z 2 paneli o wymiarze 130x100 cm ustawionych na stelażu na trawniku przed domem. Panele skierowałem dokładnie w kierunku południowym a kąt nachylenia to 45 stopni. ...

time image

Gość mhtyl

25 Lut 2020, 20:05

2 godziny temu, Batman napisał: Ktoś orientuje się jak sprawiają się te kolektory słoneczne ze zbiornikiem na wodę na górze? Nikt o tym nie pisze a taki kolektor to koszt 2-2,5 tyś i pół roku gorąca woda. Tak przynajmniej twierdzą posiadacze. Ale chciałbym coś ...

time image

25 Lut 2020, 17:13

Ktoś orientuje się jak sprawiają się te kolektory słoneczne ze zbiornikiem na wodę na górze? Nikt o tym nie pisze a taki kolektor to koszt 2-2,5 tyś i pół roku gorąca woda. Tak przynajmniej twierdzą posiadacze. Ale chciałbym coś bezstronnie poczytać...

time image

Gość maruda1948@tlen.pl

25 Lut 2020, 08:57

Dla 2 osób koszt tego urządzenia,sam panel na dach+glikol czy zapięcia do dachu.Pozdrawiam

Wiecej na Forum BudujemyDom.pl
Pokaż wszystkie komentarze

Dodaj komentarz

time image
time image
Warto wiedzieć dodatkowo:
Zobacz inne artykuły
Użytkowanie instalacji fotowoltaicznej - 6 kluczowych pytań
Użytkowanie instalacji fotowoltaicznej - 6 kluczowych pytań
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
11,90 zł tylko teraz!
Teraz za darmo!
Od teraz, dla wszystkich! Wystarczy, że się zalogujesz. A otrzymasz dostęp do wszystkich artykułów z papierowego Budujemy Dom! Całkowicie za darmo!
Dom Energooszczędny Vademecum 2021

Dom Energooszczędny Vademecum

ABC Budowania 2020

ABC Budowania

Jak budować bez błędów

Wnętrza 2021

Wnętrza

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

Czas na Wnętrze czerwiec 2021

Czas na Wnętrze

Magazyn wnętrzarski pełen inspiracji

Twój Dom Twój Styl 2019

Twój Dom Twój Styl

Poradnik shoppingowy

Budujemy Dom czerwiec 2021

Budujemy Dom

Czasopismo budowlane dla budujących dom i wykonawców

Dom Polski 2021

Dom Polski

Jak zbudować dom tańszy niż mieszkanie

Nowoczesne Instalacje 2021

Nowoczesne Instalacje