Kolektory słoneczne – alternatywne źródło ciepła

Na coraz większej liczbie dachów widać kolektory słoneczne. Wiele osób zastanawia się, czy warto zamontować solary na dachu. To zazwyczaj trafiona inwestycja, bo w skali roku kolektory są w stanie dostarczyć aż 60-65% ciepłej wody, co oznacza spore oszczędności. Na dodatek ich zakup nie przekracza już możliwości przeciętnego inwestora.

Kolektory słoneczne to źródło energii odnawialnej, dlatego warto w nie inwestować. Ich montaż oznacza nie tylko oszczędność dla właściciela posesji, ale także zysk dla środowiska. Energia słoneczna jest nie tylko za darmo, ale jej wykorzystywanie nie niszczy i nie zubaża przyrody. Zestaw solarny z zasobnikiem przeznaczony dla średniej wielkości domu można kupić już za 6-10 tys. zł, co przy sporych oszczędnościach na kosztach ciepłej wody powinno się zwrócić w ciągu kilku lat.

Kolektory solarne – płaskie i próżniowe

Decydując się na zainstalowanie systemu solarnego trzeba wybrać właściwy rodzaj kolektora. Możemy wybrać tańsze kolektory płaskie lub droższe – próżniowe. Oba typy kolektorów różnią się budową, a co za tym idzie, parametrami pracy i wydajności. Kolektory słoneczne wraz z całą instalacją solarną mogą przez większą część roku zapewnić ciepłą wodę w domu, służyć do podgrzewania wody w basenie i wspomagania centralnego ogrzewania.

Fot. 2. Producenci okien dachowych oferują kolektory słoneczne do montażu w zespoleniach, co pozwala maksymalnie wykorzystać powierzchnię dachu i ułatwia instalowanie urządzeń.

Najbardziej znane urządzenia na rynku to proste kolektory płaskie, które najwyższą efektywność osiągają w okresie wiosny, lata i wczesnej jesieni, ze względu na bezpośrednie uzależnienie od nasłonecznienia. Nowocześniejsze i bardziej wydajne (nawet o 30% w stosunku do kolektorów płaskich) są próżniowe kolektory słoneczne, które lepiej sobie radzą w warunkach słabszego nasłonecznienia. Ma to znaczenie szczególnie w okresie wczesnej wiosny i późnej jesieni. Latem zarówno kolektory płaskie, jak i próżniowe dają podobne rezultaty w uzyskiwaniu energii słonecznej – nawet z lekką przewagą kolektorów płaskich.

Kolektory próżniowe są jednak sporo droższe od płaskich dlatego nie instaluje się ich w budownictwie jednorodzinnym. Dla indywidualnych użytkowników solarów zaletą kolektorów płaskich jest ich prosta budowa, z której wynika mała awaryjność urządzeń. Z kolei gdy już dojdzie do awarii kolektorów próżniowych możliwa jest nieskomplikowana wymiana uszkodzonej rury bez konieczności ingerencji w pozostałe podzespoły. Gdy zepsuje się kolektor płaski nie ma możliwości naprawienia go – konieczna jest wymiana tego urządzenia. Producenci obu typów kolektorów deklarują ich żywotność na 20-25 lat. Kolektory słoneczne, zarówno płaskie, jak próżniowe, wykorzystują ponad połowę całkowitego promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi. Przyjmując wg. normy średnie roczne nasłonecznienie w Polsce na poziomie 1000 kWh/m2, kolektor uzyskuje do 600 kWh/m2.

Fot. 3. Instalowanie kolektorów w połaci dachu jest bardziej estetycznym rozwiązaniem, natomiast montaż na dachu jest łatwiejszy i szybszy.

Słońce – wieczny grzejnik

Słońce jest największym i nieograniczonym źródłem darmowej i czystej energii o mocy 27 mln MW. W ciągu dwóch tygodni do powierzchni Ziemi dociera tyle energii słonecznej, ile wynosi całoroczne zapotrzebowanie energetyczne naszej planety! Zasób energii słonecznej jest niewyczerpalny – według szacunków astronomów i fizyków słońce będzie jeszcze świeciło z podobną energią ok. 5 mld lat. Inwestycja w solary jest więc doskonałym pomysłem. Tym bardziej, że ceny tych urządzęń spadły już do przyzwoitego poziomu, a niektóre gminy dofinansowują mieszkańców, którzy decydują się zainstalowane solarów na swoich dachach.

Montaż na dachu lub w… dachu

Bez względu na to jaki rodzaj kolektorów wybierzemy, miejsce ich instalacji nie może być zacienione przez drzewa lub sąsiedni budynek. Kolektory można montować na dachu, w dachu, jako wolnostojące, a także na ścianie budynku. Najbardziej rozpowszechnione jest montowanie kolektorów na dachu, bo możliwe jest nie tylko w trakcie budowy, ale też po wybudowaniu domu. Podczas pokrywania dachu należy tylko zamontować uchwyty dachowe i wyprowadzić na zewnątrz rury, do których podłączone będą kolektory. Resztę prac instalatorskich można wykonać już w dowolnym momencie odpowiadającym inwestorowi. Wadą tego rozwiązania są trochę większe straty ciepła w porównaniu z kolektorami montowanymi w dachu. Nie wymaga to jednak demontażu pokrycia i jest rozwiązaniem bardziej „odpornym” na błędy wykonawcze.

Fot. 4. Kolektory solarne oferowane przez producentów okien dachowych mają takie same wymiary jak okna. Pozwala to montować kolektory w zespoleniach z oknami, z użyciem dostosowanych do tego kołnierzy uszczelniających. Dzięki temu rozwiązaniu na dachu powstaje spójna i estetyczna kompozycja.

Z punktu widzenia energooszczędności wbudowanie kolektorów w dach jest jednak lepszym rozwiązaniem. Do montażu w połaci dachu nadają się jedynie kolektory płaskie. Za takim rozwiązaniem przemawia również fakt, że producenci okien dachowych oferują teraz bardzo często kolektory słoneczne o wymiarach identycznych z oknami, a także z kołnierzami i innymi akcesoriami montażowymi, które gwarantują szczelność tego rozwiązania. Kołnierze montażowe pozwalają również montować kolektory w zespoleniach z oknami połaciowymi, co bardzo korzystnie wpływa na estetykę dachu. Okna i kolektory nie tylko nie zakłócają architektury dachu, ale stanowią na niej nowoczesny akcent.

Najwięcej ciepła dostarczą do domu kolektory montowane na ziemi lub na dachu płaskim, ponieważ można je optymalnie ustawić względem słońca. Dodatkowo skuteczność kolektorów ustawionych na ziemi zwiększa odbite od ziemi promieniowanie. Jednak w przypadku kolektorów wolno stojących, choć ich sprawność rośnie, to jednak wcale nie są efektywniejsze, bo spore straty ciepła powstają podczas przepływu czynnika grzewczego z kolektora do instalacji w budynku.

Zaletą montażu kolektorów na ziemi, a nie na dachu jest niski koszt robocizny, wadą – konieczność wygospodarowania na działce miejsca na solary oraz zabezpieczeni konstrukcji przed burzą. Na dodatek tak ustawiony zestaw solarny nie poprawia jednak wyglądu otoczenia domu. Jeśli montaż kolektorów nie jest możliwy na dachu ani na ziemi, urządzenia można montować na ścianie budynku (szczególnie o wystawie południowej lub zachodniej). Ścian zazwyczaj nie trzeba wzmacniać przed umieszczeniem na nich kolektorów. Tak ulokowane urządzenia są także mniej narażone na chłodzenie wiatrem.

Idealne miejsce pod kolektory (kąt nachylenia oraz kierunek)

Kolektory słoneczne powinny być skierowane na południe, a ich kąt nachylenia powinien być bliski 40° – wtedy maksymalnie zbierają promienie słoneczne. Bywa, że trudno wygospodarować na południowej połaci dachu tyle miejsca, by zmieściły się kolektory (ich wielkość dopasowuje się do potrzeb rodziny). Kolektory, przeznaczone dla domu 4 – 5-osobowej rodziny zajmują od 4 do 10 m2, Typowe kolektory mają około 2 m wysokości i metr szerokości, dlatego powinny się zmieścić na dachu. Montaż ich ułatwiają konstrukcje mocujące dostosowane są do różnych powierzchni dachu i różnego kąta nachylenia.

Kolektory płaskie i próżniowe typu Heat-Pipe, muszą być zamontowane pod kątem około 40°. Kolektory próżniowe typu Direct-Flow oraz Varisol mogą być montowane w każdym miejscu i pozycji, oprócz „do góry nogami”. Można je zamontować w tradycyjny sposób pod kątem 40°, ale umożliwiają również montaż w pionie, poziomie, a nawet bokiem.