Zasady doboru systemu solarnego to główne problemy, którym będzie poświęcony ten artykuł. . Przedstawione zostaną podstawowe kwestie, na które należy zwrócić szczególną uwagę podczas projektowania instalacji solarnych. Zapraszamy wszystkich do przesyłania swoich opinii.

Kolektory – super, ale, od czego zaczac?

Instalacja solarna - Czy sie oplaca?

Jak zaczac obliczenia ?

Kolektory – od czego zacząć?

Kolektory – są to urządzenia, które zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię cieplną. Na początku projektowania instalacji solarnej musimy sobie odpowiedzieć na parę prostych pytań: czego oczekujemy od instalacji jakich ilości energii, w jakim okresie, czy dysponujemy technicznymi możliwościami do montażu instalacji.

- ilość pozyskiwanej energii – instalacja słoneczna może być wykorzystywana do produkcji ciepłej wody użytkowej. (C.W.U) a także może wspomagać centralne ogrzewanie (C.O). Na wstępie ostudzę oczekiwanie osób poszukujących taniego ogrzewania. Wykorzystanie kolektorów do wspomagania C.O nie przyniesie wielkich oszczędności średnio nie więcej niż 10 – 15 % zapotrzebowania na energię. Jednocześnie podnosząc znacznie koszty instalacji poprzez konieczność zainstalowania większej liczby kolektorów jak również przy takim rozwiązaniu należałoby zastosować znacznie droższe kolektory próżniowe. Zastosowanie instalacji solarnej ma sens w przypadku ogrzewania niskotemperaturowego np. przy zastosowaniu pompy ciepła. Przy takich kompleksowych zoptymalizowanych instalacjach grzewczych można z powodzeniem zwiększyć ilość pozyskiwanej ze słońca energii do 25%-30%. Przy wykorzystania instalacji wyłącznie do produkcji C.W.U można liczyć, że zapewni ona średnio rocznie połowę potrzebnej energii. Przy bardzo dobrze zoptymalizowanych instalacjach do 65% jedynie w miesiącach letnich można spodziewać się 100% energii ze słońca. W miesiącach zimowych w zależności od typu i liczby kolektorów od 5-20%.

- w jakim okresie możemy pozyskiwać energię z kolektorów słonecznych – odpowiedz w każdym jeżeli warunki atmosferyczne na to pozwalają. Nie oznacza to jednak, że powinniśmy projektować instalację pod kontem zapewnienia całej energii cieplnej do produkcji C.W.U przez cały rok. Głównym problemem przy projektowaniu instalacji solarnych jest nierównomierny rozkład energii docierającej do ziemi. Co to oznacza? Na okres 4 miesięcy letnich od maja do sierpnia przypada 55-60% rocznej energii docierającej do ziemi. Z drugiej strony na miesiące zimowe od listopada do lutego przypada nieco ponad 5% rocznej energii. Z tego prostego zestawiania widać, że nie ma możliwości technicznych zaprojektowania instalacji uniwersalnej zapewniającej ciepłą wodę przez cały rok.

Najbardziej ekonomiczne instalacje projektuje się tak, aby od maja do połowy września zapewniały ok. 100% potrzebnej energii do podgrzewania CWU. Takie rozwiązanie ma wiele korzyści. Po pierwsze cena instalacji, ponieważ do nie musimy stosować drogich próżniowych kolektorów równie dobrze poradzą sobie płaskie. Po drugie liczba kolektorów będzie mniejsza. Po trzecie nie będzie występował problem stagnacji kolektorów mający miejsce, gdy ilość produkowanej energii znacznie przekracza możliwości jej odbioru.

- techniczne możliwości instalacji kolektorów. Zasadniczo w Polsce montuje się kolektory na dachu z tego względu najlepiej, aby dach był pochylony w kierunku południowym i nie był zacieniony przez cały dzień. Jeżeli nie dysponujemy dachem o południowym pochyleniu możemy rozważyć montaż na zachodniej lub wschodniej stronie jednak znacznie ograniczy to produkcje energii z kolektorów. Dla przykładu podam, że 2 kolektory zainstalowane na wschód czy zachód uzyskają podobną ilość energii, co jeden kolektor ustawiony na południe. Strona północna zupełnie odpada. Jeżeli nie posiadamy możliwości montażu kolektorów na dachu w odpowiednim kierunku możemy rozważyć instalacje kolektorów w ogródku. Pojawia się tu problem połączenia kolektorów z zasobnikiem, który będzie w budynku. Z tego względu musimy bardzo dobrze zaizolować przewody rurowe doprowadzające i odprowadzające ciecz z kolektora jednocześnie odległość kolektorów i zasobnika należy zmniejszyć do minimum.

Instalacja solarna - Czy się opłaca?

To bardzo trudne pytanie gdyż zależy od bardzo wielu czynników a w głównej mierze od sprawności instalacji a co za tym idzie ilości pozyskanej energii. Najkrótszy okres zwrotu będzie miał miejsce, jeżeli do podgrzewania wody używamy podgrzewaczy prądowych. W takim przypadku możemy liczyć na okres zwrotu instalacji nawet 5-8 lat. Sytuacja wygląda również dosyć dobrze w przypadku wykorzystywaniu gazu ziemnego i oleju opałowego w takim przypadku okresy zwrotu będą ok. 10-15 lat. Wszystko uzależnione jest oczywiści od zużycia ciepłej wody im jest wyższe tym okres zwrotu będzie krótszy oraz ceny instalacji. Najgorzej sytuacja wygląda w przypadku ogrzewania węglem kamiennym, miałem węglowym w takim przypadku przeważnie nie możemy mówić o opłacalności. Okresy zwrotu wynoszą przeważnie 20 - 30 lat. Należy tu dodać że bardzo o często popełnianym będzie w obliczeniach czasu zwrotu inwestycji jakim jest nie uwzględnianie wzrostu cen surowców energetycznych co wydłuża rzeczywisty okres zwrotu. O metodyce obliczeń okresu zwrotu można przeczytać tutaj.

Należy także wziąć pod uwagę zasadniczą kwestię kolektory produkują czystą ekologiczną energię, którą ciężko przeliczać na pieniądze. Należy pamiętać, że ogrzewanie paliwami kopalnymi a zwłaszcza węglem to emisja do atmosfery wielu szkodliwych gazów. Nie będę pisał tu już, o CO2 który na tle innych wypada zdecydowanie najmniej groźnie. Spalenie węgla kamiennego emituje, CO, SO2, NOx, oraz śladowe ilości związków ołowiu, arsenu, uranu, toru. Które uwalniane są w naszym bezpośrednim sąsiedztwie.

Jak zacząć obliczenia ?

Prawidłowe dobranie kolektorów jest dosyć skomplikowane główny problem polega na dużych różnicach w ilościach energii dochodzącej do powierzchni ziemi w poszczególnych miesiącach co powoduje że opieranie się na wartościach rocznych zupełnie niema sensu o tym dlaczego można przeczytać w tym artykule . Obliczenia musimy wykonywać co najwyżej na miesięcznych wartościach nasłonecznienia a to wydłuża czas. Podstawy algorytmu doboru kolektorów można pobrać tutaj.  Kolejnym problemem są dane meteorologiczne o nasłonecznieniu gdyż pomiary wykonywane są dla powierzchni poziomych (horyzontalnych) natomiast do obliczeń  konieczne jest ich przeliczenie na rzeczywistą ilość energii docierającą do do pochylanej powierzchni kolektora. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt że koniecznie należy to zrobić  dla każdego miesiąca gdyż wartość ta będzie zmienna w ciągu roku. Obliczony tak współczynnik korekcji nasłonecznienia względem ustawienia kolektora określa się go jako "f" a zasady jego obliczania przedstawione są tutaj.

Kolejnym trudnym tematem jest oszacowanie sprawności kolektora i całej instalacji. Nie posiadamy instalacja którą liczymy jeszcze nie istnieje dlatego nie można jej  o pomiarować i policzyć stosunek energii wyjściowej do wejściowej?  Sprawność musi być policzona na podstawie dostępnych danych technicznych kolektora. Dodatkowo sprawność kolektora podlega dużym wahaniom w zależności od nasłonecznienia (ilości energii docierającej do jego powierzchni, temperatury otoczenie jak również od parametrów instalacji solarnej głównie wielkości zasobnika i zużycia ciepłej wody. Wiele parametrów zależy wzajemnie od siebie co bardzo komplikuje obliczenia. Ciekawostką jest fakt że zazwyczaj instalacja solarna pracuje z największą sprawnością w .....zimnie? chociaż w tym okresie dociera najmniej energii a temperatura jest najniższa to jednak płyn solarny w kolektorze podgrzewany jest zazwyczaj o kilka kilkanaście stopni ^oC dodatkowo odbiór energii z kolektora jest bliski doskonałemu wszystko to sprawia że sprawność jest bardzo wysoka jednocześnie ilość pozyskanej energii bardzo mała. Odwrotną sytuację mamy w lecie kiedy sprawność drastycznie nam spada zwłaszcza gdy zasobnik solarny nie jest wystarczająca duży. Brak możliwości ciągłego odbioru wytworzonej energii cieplnej oraz wysokie temperatury podgrzewanej wody sprawiają że sprawność drastycznie spada jednocześnie wzrasta pokrycie solarne. 

więcej użytecznych informacji można znaleźć również w naszej pomocy.

Jednocześnie zapraszam do korzystania z naszego programu kolektorek-online

Opracował:
Bogdan Szymański


e-mail Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.