Zasoby odnawialne pokrywają obecnie ułamek zapotrzebowania na energie cieplną ludzkości. Jedynie około 1,3 % docierającej do Ziemi energii słonecznej wykorzystywane jest do produkcji ciepła, tymczasem docierająca do naszej planety energia słoneczna jest w stanie około 15 tysięcy razy pokryć zapotrzebowanie na ciepło naszego globu.
Polska otrzymuje od Słońca zupełnie za darmo około 300 razy więcej energii cieplnej niż wynosi krajowe zapotrzebowanie na nią. Nie wszyscy zdajemy sobie sprawę, że energię słoneczną możemy w bardzo prosty sposób spożytkować na podgrzew wody użytkowej i wspomaganie ogrzewania naszych domów. Wystarczy umieścić na dachu kolektor słoneczny, który „odbierze” od Słońca ciepło i „przekaże” do odbiornika ciepła którym może być przykładowo zbiornik na wodę użytkową.
Wśród kolektorów słonecznych firmy Viessmann rozróżniamy dwa rodzaje: kolektor płaski i kolektor próżniowy. Firma Viessmann ma w swojej ofercie dwa rodzaje kolektora płaskiego: wersja ekonomiczna Vitosol 100–F i wydajniejsza wersja podstawowego kolektora płaskiego – Vitosol 200–F. W obu przypadkach pod miedzianą płytą pokrytą
absorberem (selektywna powłoka z czarnego chromu w modelu Vitosol 100–F i selektywna powłoka Sol–Titan w modelu Vitosol 200–F) znajduje się meandrowo ułożona wężownica z płynem solarnym. Nad absorberem jest tafla szkła chroniącego absorber przed uszkodzeniami. Obecność szkła jest koniecznością. Producenci starają się zminimalizować niekorzystne efekty obecności szkła nad powierzchnią absorbera. W kolektorach firmy Viessmann zastosowano szkło solarne o grubości 3,2mm, dodatkowo zubożone w tlenki żelaza. Szklane rury kolektorów próżniowych firmy Viessmann zbudowane są ze szkła antyrefleksyjnego, które charakteryzuje się o 15% większą przepuszczalnością promieni słonecznych. Próżnia panująca wewnątrz szklanej rury jest doskonałym izolatorem ciepła.
Umieszczona w środku miedziana płytka z absorberem Sol–Titan praktycznie nie traci ciepła do otoczenia. Pod płytką absorbera przytwierdzona jest w modelu Vitosol 200 – T dwuścienna rurka miedziana z płynem solarnym. W modelu Vitosol 300–T znajduje się jednościenna rurka wypełniona niewielką ilością wody zamkniętej w ciśnieniu niższym niż
atmosferyczne. Woda ta odparowuje w bardzo niskiej temperaturze, w górze kolektora oddaje ciepło do płynu solarnego, skrapla się, opada na dół kolektora i cykl się powtarza. Płyn solarny przepływa w tym modelu kolektora jedynie przez rurę zbiorczą odbierając ciepło z tub kolektora za pośrednictwem specjalnych kondensatorów. Dodatkowo tuby kolektora Vitosol 300–T posiadają zabezpieczenie termiczne odcinające dopływ ciepła do kondensatora jeśli temperatura pary przekroczy 140 stopni Celsjusza. Zabezpiecza to płyn solarny przed przegrzaniem. W modelu Vitosol 200–T płyn solarny z instalacji krąży, podobnie jak ma to miejsce w kolektorach płaskich, w poszczególnych tubach kolektora. Firma Viessmann zaleca jako płyn solarny płyn o nazwie Tyfocor. Jest to mieszanina wody i glikolu polipropylenowego. Temperatura zamarzania tego płynu wynosi około –28 stopni
Celsjusza. Nie trzeba więc martwić się możliwością zamarznięcia płynu w instalacji a tym samym jej zniszczeniem. Płyn solarny ogrzany we wnętrzu tuby kolektora próżniowego Vitosol 200–T, czy też odbierający ciepło od kondensatora w kolektorze Vitosol 300–T, albo po prostu ogrzany w kolektorze płaskim Vitosol 100–F lub Vitosol 200–F trafia do zasobnika z wężownicą, gdzie oddaje ciepło do zgromadzonej w zasobniku wody.
Kolektory słoneczne firmy Viessmann uzyskują do ok. 790 kWh/m2 rocznie. Stanowi około 60 – 70 % całkowitej energii cieplnej docierającej do powierzchni naszego kraju (od 1100 do 1300 kWh/m2 energii cieplnej rocznie). Aby w pełni wykorzystać skuteczność kolektora słonecznego konieczne jest zamontowanie go zgodnie z zaleceniami producenta. Kluczowym jest wybór odpowiedniego miejsca montażu. Wszystkie kolektory firmy Viessmann mogą być mocowane pod kątem, ale montaż płaski czy pionowy ogranicza już wybór modeli. Należy więc najpierw wybrać lokalizację kolektora i sprawdzić które modele można zastosować. Kolektor powinien zawsze być usytuowany w kierunku południowym Odchyłka do 30 stopni na wschód lub zachód praktycznie nie ma wpływu na efektywność
pracy kolektora. Znacznie większy wpływ na wydajność kolektora ma położenie względem pionu. Optymalnym jest nachylenie kolektora pod kątem około 25 – 70 stopni. Montaż pionowy obniża efektywność pracy kolektora do około 65 %. Najbardziej uniwersalnym pod względem możliwości montażu jest z pewnością kolektor próżniowy Vitosol 200–T. Model o powierzchni czynnej 1 m2 może być nawet zabudowany jako balustrady balkonowe. Z
kolei model Vitosol 300–T do poprawnej pracy musi być ustawiony pod kątem. Dodatkowym atutem kolektorów próżniowych jest możliwość obracania tub względem własnej osi. Jeśli nie mamy możliwości zamontować kolektora pod optymalnym kątem względem Słońca, być może uda się poprawić jego skuteczność przekręcając poszczególne tuby w kierunku promieni słonecznych. Kolektory firmy Viessmann można zamówić wraz wyposażeniem koniecznym do poprawnego montażu kolektora w wybrany przez inwestora sposób. W ofercie są zestawy montażowe do praktycznie wszystkich rodzajów dachu i montażu na fasadach. Kolektory płaskie firmy Viessmann występują w wariantach przeznaczonych do ustawienia pionowo (typ SV) lub poziomo (typ SH). Oznaczeń tych nie wolno lekceważyć. Nieprawidłowo usytuowany kolektor nie będzie pracował zgodnie z naszymi oczekiwaniami.
Aby zabezpieczyć instalację przed uszkodzeniem a siebie przed niepotrzebnym stresem koniecznie dobierzmy naczynie wzbiorcze wg wytycznych projektowych firmy Viessmann. W odróżnieniu od instalacji c.o. instalacja solarna wymaga dużych objętości naczynia wzbiorczego. Wynika to ze specyficznego zachowania się płynu solarnego wraz z nadmiernym wzrostem temperatury. Prawidłowo dobrana wielkość naczynia wzbiorczego gwarantuje, że w przypadku niespodziewanej awarii pompy obiegowej płyn solarny zamiast wylecieć poprzez zawór bezpieczeństwa pozostanie w instalacji.
Największe oszczędności z posiadania instalacji solarnej zauważymy w kosztach przygotowania ciepłej wody użytkowej. Prawidłowo dobrana instalacja solarna bez problemu dostarczy do 60% ciepła potrzebnego do ogrzania wody użytkowej gospodarstwie domowym. Jeśli zdecydujemy się na wspomaganie centralnego ogrzewania możemy liczyć na oszczędności do 35 % łącznego zapotrzebowania na ciepło potrzebne do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Taka oszczędność dotyczy jednak domów o niskim zapotrzebowaniu na ciepło (do 50 kWh/m2 rok) W przypadku bardziej energochłonnych budynków oszczędności z tytułu wspomagania c.o. instalacją solarną będą odpowiednio mniejsze. Zauważmy, że kolektor najwięcej energii słonecznej odbiera w okresach letnich, kiedy nie potrzebujemy ciepła do ogrzewania mieszkań. Nie można wyłączyć odbioru ciepła z instalacji solarnej, bo będzie się ona przegrzewać co doprowadzi do degradacji płynu solarnego a tym samym do konieczności jego wymiany. Jak wcześniej napisałem, jedynie kolektor próżniowy Vitosol 300–T jest odporny na przestoje w pracy. Optymalnym wariantem wspomagania centralnego ogrzewania solarami jest instalacja z basenem. W zimie ogrzewamy dom, a latem nadmiar ciepła z kolektorów zużywamy na podgrzew wody basenowej. W innej konfiguracji, szczególnie przy słabo izolowanym budynku, zimowe oszczędności na ogrzewaniu będą nam skutkować ciągłym przegrzewem solarów w lecie. Płyn solarny Tyfocor ma stosunkowo długi czas degradacji (do 1000 godzin ciągłego przegrzewu), jednak lepiej projektować instalacje solarną tak aby pracowała optymalnie. Wtedy na pewno użytkownik będzie zadowolony z inwestycji.
dr inż. Paweł Kowalski
wykładowca Akademii Viessmann
Szczegółowe informacje techniczne i wytyczne projektowe można znaleźć na stronie internetowej firmy Viessmann:
www.viessmann.pl
zobacz również:
Kolektory dachowe
