logowanie

Gdzie montować kolektory słoneczne? Czy lokalizacja kolektorów słonecznych ma wpływ na wydajność instalacji solarnej?

Kolektory słoneczne wykorzystują energię promieniowania słonecznego do wytwarzania ciepła potrzebnego do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ale także do sezonowego wspomagania ogrzewania budynku czy też podgrzewania wody basenowej. Ponieważ najczęściej instalacja solarna jest przeznaczona do całorocznej pracy, a położenie słońca zmienia się w cyklu zarówno dziennym, jak i rocznym, niezwykle ważne jest dobranie optymalnego ustawienia kolektorów słonecznych.

Fot. 1. Kolektory słoneczne mogą pracować w szerokim zakresie ustawienia połaci dachu, zarówno w stosunku do kierunków świata, jak i nachylenia do poziomu Fot.: Hewalex

Przede wszystkim należy uwzględnić fakt, że zdecydowana większość zysków energii z promieniowania słonecznego (około 80%) przypada na tzw. porę ciepłą – od kwietnia do września. Ustawienie kolektorów słonecznych powinno więc zapewniać ich korzystną pracę w tym właśnie okresie.

Rys. 1. W znacznym zakresie odchylenia kąta padania promieni słonecznych od kierunku prostopadłego do szyby kolektora słonecznego przepuszczalność promieniowania pozostaje niezmienna lub tylko nieznacznie się obniża Fot.: Hewalex

Przenikanie promieniowania słonecznego przez szybę kolektora słonecznego

Kolektory słoneczne pracujące na zasadzie absorbowania (pochłaniania) energii słonecznej, w przeciwieństwie do kolektorów skupiających, są w stanie pracować przy szerokim zakresie kierunku padania promieniowania słonecznego, wykorzystując przy tym także promieniowanie rozproszone. Tzw. współczynnik kierunkowy (IAM) określa, na ile zmniejszy się przepuszczalność promieniowania słonecznego przez szybę dla różnych kątów jego padania. Współczynnik ten określa się dla dwóch perspektyw: wzdłużnie i poprzecznie do kolektora słonecznego. Dla kolektora płaskiego w wielu przypadkach wartości te mogą być jednakowe (rys. 1.) – przykładowo wartość 95% dla kąta 50° oznacza, że dla każdego (pionowego lub poziomego) odchylenia 50° od kierunku prostopadłego do szyby będzie przenikało przez nią jedynie o 5% mniej promieniowania słonecznego niż przy prostopadłym kącie padania.

Rys. 2. Optymalne warunki zabudowy kolektorów słonecznych – skierowanie na południe z możliwością odchylenia ±45° przy nachyleniu połaci dachu 25–45° Fot.: Hewalex

Optymalne warunki zabudowy kolektora słonecznego

Zakres możliwego ustawienia kolektorów słonecznych jest szeroki, a zmniejszenie przenikania promieniowania słonecznego przez ich szybę będzie niewielkie – zazwyczaj maksymalnie do 5%.
Zalecanym w praktyce ustawieniem kolektorów słonecznych jest skierowanie ich w kierunku południowym (S). W granicach odchylenia ±30° od południa nie jest zauważalne zmniejszenie rocznych zysków ciepła. Nieznacznie niższe (do 5%) będą one przy odchyleniu ±45° od kierunku południowego i można uznać, że w granicach kąta SE-SW możliwe jest zastosowanie kolektorów słonecznych bez korekty doboru ich powierzchni (rys. 2.).
Jeśli budynek ma połacie dachu skierowane w osi wschód-zachód, to rozwiązaniem może być zastosowanie dwóch baterii kolektorów słonecznych pracujących zamiennie w ciągu dnia. Prostszym i częściej zalecanym rozwiązaniem jest jednak zastosowanie w takiej sytuacji jednej baterii o zwiększonej powierzchni. Przykładowo, 4 kolektory płaskie (każdy o powierzchni 1,8 m2 absorbera) skierowane w kierunku wschodnim (E) lub zachodnim (W) uzyskać powinny rocznie tyle samo ciepła, ile 3 takie same kolektory ustawione w kierunku południowym (S). Drugim parametrem określającym położenie kolektora słonecznego jest jego nachylenie do poziomu. Dla większości dachów pochyłych kąt mieści się w zakresie 25–45°, przy którym efektywność pracy kolektora jest najwyższa w skali całego roku.

Dostosowanie położenia kolektora słonecznego do pory dnia i roku

Czy jest uzasadnione, aby zmieniać ustawienie kolektorów słonecznych w ciągu dnia i roku? Mając na względzie szeroki zakres możliwych wariantów ich zabudowy, bez zauważalnego w praktyce zmniejszenia zysków ciepła, należy stwierdzić, że zmiana jego położenia nie jest zasadna. Tym bardziej, że najczęstszym miejscem zabudowy jest połać dachu, a zabudowa na ewentualnej obrotowej platformie wiązałaby się ze zwiększeniem kosztów i skomplikowaniem technicznym inwestycji. Dodatkowe nakłady finansowe nie byłyby zrekompensowane na tyle wyższymi zyskami ciepła, aby tego typu inwestycja okazała się opłacalna.

Rys. 3. Zmniejszenie ilości energii promieniowania słonecznego w czasie roku dla warunków innych niż optymalne (skierowanie na południe ±45° oraz nachylenie 25–45°) Fot.: Hewalex

Nietypowe warunki zabudowy kolektorów słonecznych

W przypadku budynku z dachem płaskim zalecane jest instalowanie kolektorów słonecznych nachylonych do poziomu, w czym pomocne będą stelaże – specjalne zestawy montażowe. Ich użycie jest także możliwe przy zabudowie kolektorów na terenie przyległym do budynku, gdy dach nie pozwala na ich zastosowanie. Niektóre typy kolektorów próżniowych pozwalają na montaż w dowolnej pozycji – bez wymaganego minimalnego i maksymalnego nachylenia, jak w przypadku kolektorów płaskich. Może to być pomocne w przypadku montażu na dachu płaskim, choć zalecane jest wyjątkowo, przede wszystkim w budynkach wysokich, w celu zmniejszenia sił oddziaływania wiatru. Mankamentem takiego położenia kolektora jest natomiast możliwość długotrwałego zalegania śniegu, wyłączającego instalację z pracy w sezonie zimowym.
Specyficzną cechę dowolnego położenia niektórych próżniowych kolektorów słonecznych częściej wykorzystuje się w celu ich zabudowy w pozycji pionowej. W ten sposób montuje się instalację solarną w obiektach o utrudnionych warunkach zabudowy. Zastosowanie kolektorów próżniowych na elewacji budynku pociąga za sobą niestety znaczne zmniejszenie rocznych zysków ciepła – do 40–50%, w stosunku do standardowej zabudowy z nachyleniem (rys. 3.).
Pionowa zabudowa kolektorów próżniowych (fot. 2.) ma jednak pewne pozytywne aspekty. Niższe uzyski ciepła, szczególnie w okresie letnim, zmniejszają ryzyko występowania przegrzewów, co jest istotne w przypadku instalacji solarnych przeznaczonych do wspomagania ogrzewania. Przy braku innych potrzeb cieplnych, w okresie letnim, tego typu instalacje solarne narażone byłyby na podwyższone temperatury pracy.

Źródło: Informator Instalacyjny-murator

Partnerzy serwisu

To dzięki tym firmom możemy realizować Wasze potrzeby i zainteresowania

border_left border_right