Pozostawiając ekspertom obliczenia techniczne, spróbujmy doradzić potencjalnym inwestorom, jak podejść do planowanego przedsięwzięcia i znaleźć „wspólny język" ze specjalistami i producentami kolektorów.
Dla przejrzystości wywodu proponuję przyjąć dwa podstawowe uproszczenia:
- rozważania dotyczyć będą pozyskiwania energii słonecznej do podgrzewania wody użytkowej w budynku,
- rozpatrywać będziemy instalowanie kolektorów płaskich.
Zawężenie tematu wynika z faktu, że najbardziej opłacalne finansowo, a zarazem najbardziej popularne jest wykorzystywanie energii solarnej do podgrzewania wody użytkowej, ponieważ uzyskuje się najkorzystniejszy stosunek kosztów systemu do uzyskiwanych efektów energetycznych.
Wybór kolektorów płaskich uzasadniony jest ich relatywnie niską ceną, w odróżnieniu od kolektorów próżniowych, znacznie droższych, a zarazem doskonalszych, ale w naszym klimacie większa ich sprawność energetyczna nie jest adekwatna do uzyskiwanych efektów.
Planowanie inwestycji
Przy planowaniu inwestycji warto posłużyć się mapą solarną dla danego obiektu, która wskaże, czy budynek usytuowany jest pomyślnie (położenie wobec promieniowania słonecznego, ewentualnie ocienionego przez sąsiadujące obiekty, drzewa itp.), o czym mowa w artykule o katastrach słonecznych.
Badania klimatologiczne wykazują, że przeciętna moc promieniowania słonecznego w Polsce wynosi około 1000 kWh/m˛ powierzchni w relacji rocznej. Fachowcy obliczyli, że suma godzin bezchmurnych w naszym kraju wynosi w ciągu roku średnio 1500-1600 godz. Przyjmuje się założenie, że dobre kolektory mogą dostarczyć do systemu około 50% energii docierającej do instalacji, tj. około 500 kWh/m2/rok.
Podstawową sprawą jest oszacowanie ilości energii potrzebnej dla ogrzania wody użytkowej.
Jeśli przyjąć, że do podgrzewania wody użytkowej dla 4 mieszkańców budynku trzeba użyć około 3000 kWh/rok, to korzystając z instalacji solarnej wystarczyłoby zabudowanie kolektorów o powierzchni 6 m2. Jest to oczywiście namiar szacunkowy, ale daje pojęcie o skali projektowanej inwestycji.
W zależności od pory roku i pogody kolektory pracują z różną mocą. Aby straty zgromadzonego ciepła zminimalizować w okresie silniejszej absorpcji energii słonecznej, wodę gromadzi się w zbiornikach akumulacyjnych, a ponieważ woda ta stygnie, zatem odbiorca musi liczyć się z koniecznością korzystania także z innych źródeł ciepła, np. z kotła węglowego lub gazowego względnie z elektrycznych grzałek.
Wybór kolektora
W wyborze kolektora odpowiedniego dla danego budynku pomoże specjalista, jednak warto zapoznać się z dostępnymi na rynku rodzajami solarów. Kolektory płaskie, te najbardziej popularne, składają się z cienkich rurek napełnionych cieczą, przytwierdzonych przeważnie do metalowej płyty, tzw. absorbera. Płyta ta pokryta jest czarną powłoką, która najskuteczniej absorbuje ciepło słoneczne. Całe urządzenie zamknięte jest w obudowie chroniącej rurki przed mechanicznym uszkodzeniem. Górna część obudowy pokryta jest szybą ze szkła hartowanego, co zapewnia swobodny dostęp promieni słonecznych. Ważną rzeczą jest rodzaj zastosowanych materiałów i ich jakość. Substancja pokrywająca absorber musi charakteryzować się dużym współczynnikiem pochłaniania promieniowania słonecznego i małym współczynnikiem emisji promieniowania ciepła. W ofercie producentów można spotkać różne rozwiązania: czarny lakier solarny, czarny nikiel, czarny chrom, czarna miedź, a w najlepszym, ale także najdroższym wariancie tlenek tytanu. Im lepsza powłoka, tym lepsza absorpcja ciepła, a tym samym wyższa sprawność kolektora, ale też wyższa cena. Specjalne tablice informują użytkownika o współczynnikach absorpcji i emisji charakteryzujących różne rodzaje powłok.
Specjalista dobierze najwłaściwsze rozwiązanie, licząc się przy tym z możliwościami finansowymi inwestora.
Rurki, przez które przepływa nagrzewająca się ciecz, wykonane są z droższej miedzi (dobrze przewodzącej ciepło) lub tańszego aluminium. Różnorodność rozwiązań materiałowych i konstrukcyjnych powoduje, że inwestorowi trudno ocenić jakość kolektora, ponieważ nie tylko cena się liczy. Sprawę tę częściowo rozwiązują przepisy unijne poprzez wymagania określone w normach europejskich EN-12975 i EN-12976. Kolektory spełniające te wymagania otrzymują markę „SOLAR KEYMARK" i tylko kolektory z tym potwierdzeniem mogą kwalifikować inwestycję do otrzymania dotacji z NFOŚiGW.
Szerzej na temat wymogów, jakie muszą spełniać same instalacje i ubiegające się o dotacje wspólnoty mieszkaniowe oraz o błędach pojawiających się przy wypełnianiu wniosków o dofinansowanie, mowa w artykule G. Kasprzak „Komu kolektor, komu...".
Przy wyborze kolektorów należy kierować się zasadą, aby możliwie w pełni pokrywały zapotrzebowanie na ciepło, ale równocześnie aby nie powstawała nadwyżka, którą trudno zagospodarować. Doradca powinien spełnić ten wymóg, kojarząc pojemność zasobnika na ciepłą wodę z powierzchnią i liczbą kolektorów. Dokładniejsze obliczenia mogą uwzględniać ponadto nachylenie kolektorów względem słońca.
Niezmiernie istotnym problemem, którego nie można pominąć, decydując się na instalację kolektorów w użytkowanym budynku, jest ustalenie, czy i jak kolektory będą współpracować z istniejącą instalacją grzewczą. Przeważnie inwestorzy budując dom nie przewidywali, że będą instalowane kolektory słoneczne. Problem jest do rozwiązania na kilka sposobów, ale trzeba liczyć się ze sporymi kosztami adaptacyjnymi.
Pojemność zasobnika
Pojemność zasobnika zależy od liczby osób korzystających z ciepłej wody użytkowej i przyjętego założenia dotyczącego ilości wody przypadającej na 1 osobę. Zazwyczaj 1 osoba zużywa 50 - 60 litrów wody dziennie. W obliczeniach przyjmuje się, że zasobnik powinien pomieścić 1,5 dziennego zapotrzebowania mieszkańców budynku.
Czytaj dalej: Koszt instalacji
2
