✅ Co to jest i jak działa kolektor słoneczny? Jak działają solary?
Kolektory słoneczne to urządzenia do pozyskiwania energii cieplnej ze słońca. Wydaje się, że największy boom mają już za sobą i że zainteresowanie ludzi przeszło bardziej w stronę paneli fotowoltaicznych. Jednak okazuje się, że w dziś fotowoltaika zwraca się wolniej (jest to związane z nowym systemem rozliczeń wprowadzonej do systemu energii elektrycznej) - efektem czego kolektory słoneczne, czyli mówiąc potocznie: solary - znów stały się obiektem zainteresowania. Zresztą posiadanie solarów nie jest alternatywą dla paneli PV i ich nie wyklucza - oba systemy mogą się świetnie uzupełniać. O tym i o paru innych kwestiach dotyczących kolektorów słonecznych, ich działania, opłacalności opowiemy w tym artykule.
Na początek warto zaznaczyć, że wielu laików myli kolektory słoneczne z panelami fotowoltaicznymi, czyli z PV. Oba urządzenia czerpią energię słoneczną - jednak ich budowa, zasada działania i cel montażu jest zupełnie inny.
Kolektor słoneczny montuje się po to aby przechwytywał energię słoneczną i przekazywał ją na wodę, ogrzewając ją. Dzięki temu kolektory słoneczne czy solary - wykorzystuje się do ogrzewania CWU, czyli ciepłej wody użytkowej. Z rzadka używa się ich także do ogrzewania wody w CO, ale to raczej wspomagająco.
Tymczasem panele fotowoltaiczne to urządzenia elektryczne. Są to panele zawierające ogniwa fotowoltaiczne - które pod wpływem promieni słonecznych produkują elektryczność. Energia elektryczna następnie - dzięki urządzeniom, które są nazywane falownikami - jest dostosowywana do napięcia panującego w domu, czyli 220-240C. Ta energia elektryczna może być następnie wykorzystana do dowolnego celu.
✅ Reasumując - kolektory słoneczne służą do ogrzewania wody, a panele fotowoltaiczne do wytwarzania energii elektrycznej.
✅ Co wybrać? Fotowoltaikę czy kolektory słoneczne? A może i PV i solary?
Przez pewien czas większość osób wolała stawiać na panele PV. Ogniwa fotowoltaiczne w końcu produkują prąd, czyli energię, którą można wykorzystać do wszystkiego. Do pompy ciepła, kuchenki, czajnika, pralki, czy klimatyzacji. W ostateczności także do ... ogrzewania wody, np. z pomocą grzałki. Po co więc kolektory słoneczne skoro tzw. PV-ka jest dużo bardziej wszechstronna. Niestety - jednak po zmianie systemu rozliczeń opłacalność systemu PV znacznie się zmniejszyła, no chyba, że mówimy o osobach, które instalowały panele przed zmianą systemu rozliczeń, które rozliczają się na starych zasadach.
Do tego dochodzi kwestia, o której wciąż mało się mówi - ale istnieje ryzyko, potwierdzone realnie przez osoby z branży energetycznej - polegające na potencjalnym przeciążeniu sieci w kraju. To już się dzieje. Nasz przestarzały system energetyczny nie był gotowy na burzliwy rozwój fotowoltaiki (najszybszy w Europie) w minionych latach. Moc małych elektrowni tylko na dachach osób prywatnych już kilka lat temu bo zaraz po 2020 przekroczyła moc elektrowni w Bełchatowie (do tego nie wliczamy instalacji PV należących do firm oraz farm fotowoltaicznych). Czeka nas więc ten sam problem w skali kraju, który mają już np. Niemcy, bo generalnie ogromna ilość małych instalacji w różnych miejscowościach powoduje konieczność modernizacji energetyki w skali kraju i jej ciągłej rozbudowy, która niemal w całej EU została zaniedbana.
W tej sytuacji - dodatkowe zabezpieczenie w postaci tradycyjnego kolektora słonecznego do ciepłej wody - wydaje się mieć sens. Choć bardziej chyba jako dodatek do PV niż alternatywa.
✅ Jak zbudowane są kolektory słoneczne?
Budowa kolektora słonecznego może się różnić w zależności od modelu, ale wszystkie mają tą samą zasadę działania, więc i budowa musi być podobna. Głównymi elementami jakie musi zawierać każdy solar są: absorber i rury.
Absorber to w zasadzie główny element solarów zapewniający odbiór ciepła słonecznego. Najczęściej absorbery są miedziane albo aluminiowe.
Absorber to tak naprawdę powierzchnia, pokryta specjalną powłoką zwiększającą zdolność do absorpcji ciepła. Gdy promienie słońca padają na absorber, nagrzewa się on, a ciepło to jest przekazywane do cieczy przepływającej przez solar. Ta ciecz to po prostu woda, która w ten sposób się nagrzewa. Dla pełnej informacji warto jednak dodać, że zwykle nie jest to tylko woda, a mieszanka wody i płynu niezamarzającego (tzw. glikolu), aby uniknąć zamarznięcia kolektora zimą. Ta ciecz - transportowana jest dalej celem przekazania tego ciepła na CWU.
Rury kolektorów słonecznych mają za zadanie odebranie ciepła z absorbera i przetransportowanie go do układu, zwykle do zasobnika ciepłej wody użytkowej, celem jej ogrzania.
Oprócz tych 2 elementów kolektory słoneczne posiadają jeszcze kilka mniej charakterystycznych elementów, oczywiście każdy kolektor słoneczny posiada także obudowę, która ma za zadanie chronić kolektor przed utratą ciepła na zewnątrz (bo wówczas więcej ciepła trafi na CWU). Jest zwykle odpowiednio zaizolowana.
Całość jest pokryta szybą ze szkła hartowanego, materiał jest wybrany tak, aby był wytrzymały na warunki pogodowe, w tym także ekstremalne typu gradobicie - ale jednocześnie aby nie utrudniał absorpcji ciepła.
✅ Jaka jest zasada pracy kolektora słonecznego?
Znając budowę - w zasadzie znamy zasadę pracy kolektora słonecznego i domyślamy się jak działa. Zasada pracy solarów jest niezwykle prosta. Nagrzany w wyniku ekspozycji na słońce płyn - ten, który znajduje się w rurach - pod wpływem słońca osiąga bardzo wysokie temperatury. Ogrzany płyn przepływa do zasobnika ciepłej wody użytkowej (CWU) i teraz zostaje tylko przekazanie tego ciepła na wodę znajdującą się w zasobniku, z której korzystają domownicy.
Oczywiście jako, że w rurach znajduje się woda z płynem niezamarzającym - roztwór ten nie może bezpośrednio trafić do zasobnika. Przepływa on przez wężownicę zasobnika, grzejąc wodę - ale nie mieszając się z nią. Cały proces działa cyklicznie, a obieg gorącej wody z solarów jest wymuszany pompą obiegową.
Nieraz zdarza się sytuacja, że zasobnik nie ma wolnej wężownicy - pod którą moglibyśmy podpiąć obieg solarów. Starsze zasobniki często mają jedną tylko wężownicę i z reguły jest ona już wykorzystana na główne źródło ciepła (na potrzeby artykułu - niech będzie to kocioł CO). Co wówczas? Trzeba wymienić zasobnik?
Rozwiązaniem jest wymiana zasobnika na nowy, taki, który ma dwie wężownice. Jest to jednak opłacalne tylko jeśli nasz zasobnik i tak miałby niedługo dokonać żywota - i i tak szykowaliśmy się do jego wymiany. Jeśli zaś jest to dobry i ,,zdrowy" zasobnik ciepłej wody - nie opłaca się go usuwać. Zamiast wydać dużą kwotę na wymianę zasobnika - lepiej jest kupić po prostu wymiennik płytowy do solarów - który kosztuje nie więcej niż kilkaset złotych. Dzięki jego pomocy możemy niejako ,,dosztukować" kolejny obieg do obwodu CWU od kotła grzewczego.
Podobnie jak w przypadku paneli fotowoltaicznych - bardzo ważną rolę odgrywa odpowiednie ich ułożenie, z odpowiednim kątem nachylenia. Chodzi o oczywiście o usytuowanie go w miejscu dużego nasłonecznienia - toteż sugeruję się montaż na dachu od strony południowej. Jeśli nasz układ dachu nie pozwala na usytuowanie konkretnie na południe - można rozważyć południowy-zachód lub południowy-wschód, które również sprawdzają się dobrze w naszych warunkach klimatycznych.
Tu również analogicznie do paneli PV - kąt nachylenia kolektorów będzie miał znaczenie dla skuteczności absorbowania ciepła. W przypadku solarów tutaj pojawiają się komplikacje ponieważ wielu specjalistów radzi inne kąty ustawienia latem a inne zimą. Jako ciekawostkę możemy podać, że są na świecie również systemy, które automatycznie i bezobsługowo zmieniają kąt nachylenia w zależności od pory roku, jednak tworząc system solarny dla domu jednorodzinnego - nie byłoby to opłacalne.
☑️ Latem optymalną wartością kąta ustawienia kolektora na dachu będzie około 30°.
☑️ Zimą optymalną wartością katą ustawienia solarów jest około 60°. Zapewnie to także odpowiednie oczyszczanie się ze śniegu w przypadku zimy ze śniegiem.
✅ Optymalne więc wydaje się podejście celujące w ustawienie kolektorów na poziomie około 40°. W większości przypadków nie należy pozycjonować kolektora słonecznego pod warunki zimowe, ponieważ zimą nasze CWU i tak będzie ogrzewane poprzez główne źródło ciepła (kocioł, pompa ciepła itp). Oczywiście w konkretnych warunkach można zdecydować się także na inne uśrednione kąty typu np. 45° i one również dobrze się sprawdzą.
____________________
Zapraszamy do przejrzenia naszej oferty wymienników płytowych do kolektorów słonecznych.
Ciekłe czynniki cieplne - czyli woda czy glikol? A może coś innego? Czym zalać instalację?
Grupy pompowe solarne - wszystko co warto wiedzieć
Kolektory słoneczne - najczęstsze pytania i odpowiedzi
Czyste Powietrze 2025: Nowa edycja programu
Jakie korzyści przynosi zestaw solarny do grzania wody w małych gospodarstwach domowych?
Jak podłączyć kolektor słoneczny do bojlera? Praktyczne wskazówki
Zostaw komentarz