KOLEKTORY SŁONECZNE

Możliwość wyczerpania się zapasów paliw kopalnych oraz obawy o stan środowiska naturalnego człowieka znacznie zwiększyły zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii i w konsekwencji doprowadziły do dużego wzrostu ich zainteresowań w wielu krajach.   Niewyczerpalnym i czystym ekologicznie źródłem energii jest m.in. energia promieniowania słonecznego, a najprostszym urządzeniem do jej praktycznego wykorzystania jest kolektor słoneczny. W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki polegającej na spalaniu kopalin, energia słoneczna jest powszechnie dostępna, dlatego najefektywniej może być wykorzystana lokalnie, w sposób zdecentralizowany w miejscu, gdzie występuje zapotrzebowanie na ciepłą wodę, a w okresach przejściowych na dogrzewanie budynków mieszkalnych. Modelem do którego należy zmierzać są tysiące małych instalacji słonecznych u prywatnych użytkowników oraz większe instalacje w budynkach wielorodzinnych.

 

 

Schemat budowy oraz zasada działania kolektora próżniowego

 

Przykładowy zestaw solarny firmy Ulrich

 

Prawidłowo zaprojektowane i wykonane instalacje solarne mogą pokrywać 50 - 60% rocznego zapotrzebowania na energię cieplną dla podgrzania ciepłej wody użytkowej (CWU).

ZALETY KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

• wysoka efektywność

• długa żywotność

• prosty montaż

ZASTOSOWANIE

• ogrzewanie wody użytkowej

• ogrzewanie wody w basenach kąpielowych

ELEMENTY SKŁADOWE INSTALACJI SOLARNYCH

Podstawowym elementem instalacji solarnej są kolektory słoneczne montowane najczęściej na dachach budynków mieszkalnych lub gospodarczych.  Najkorzystniej jest gdy montuje się je bezpośrednio nad lub obok punktów rozbioru wody (łazienka, kuchnia).Ogranicza się w ten sposób długość rur łączących i zmniejsza straty energii cieplnej podczas przepływu czynnika grzewczego.Montaż kolektorów na dachach wykonywany jest poprzez umieszczenie ich na specjalnych konstrukcjach wsporczych.

• Zasobnik solarny

Energia słoneczna dostępna jest tylko w ciągu dnia i to z losową zmiennością. Aby mogła być efektywnie wykorzystana w systemie grzewczym musi być akumulowana.Do tego celu służą akumulacyjne zasobniki wodne z izolacją termiczną wykonaną z pianki poliuretanowej albo wełny mineralnej o grubości 55 do 75 mm. Zaopatrzone są w rurowe bądź płaszczowe wymienniki ciepła.

• Sterowanie

Sterowanie pracą solarnej instalacji grzewczej odbywa się przy pomocy regulatorów współpracujących z czujnikami temperatury i uruchamiających pompę obiegową lub cyrkulacyjną. Zadaniem regulatora jest załączenie pompy wówczas, gdy różnica temperatur jest wystarczająca dla wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem roboczym w kolektorze a czynnikiem ogrzewanym w zbiorniku lub wymienniku. Regulator zabezpiecza również układ przed przekroczeniem maksymalnej wartości temperatury w zasobniku lub kolektorze.

• Układ pompowy

Do wymuszonego obiegu medium w instalacjach cieczowych wykorzystuje się pompy takie same jak w instalacjach centralnego ogrzewania (CO) i (CWU). Zakres wydajności czynnika i spadków ciśnienia w instalacjach solarnych jest raczej niewielki, toteż dobór wielkości pompy obiegowej nie stanowi większego problemu.

• Układ zabezpieczający

Instalacje solarne z pośrednim obiegiem kolektorowym wyposaża się w armaturę typową dla instalacji CWU i CO. Przed nadmiernym ciśnieniem zabezpiecza instalację naczynie wyrównawcze i zawór bezpieczeństwa, natomiast odpowietrznik zainstalowany w szczytowych fragmentach instalacji obiegu kolektorowego pozwala na dokładne jej odpowietrzenie. Pomiędzy wylotem z kolektorów a zbiornikiem montowany jest zawór zwrotny, który zapobiega ewentualnej odwrotnej cyrkulacji ciepłej wody w godzinach nocnych.

• Instalacja układu

Elementy składowe instalacji solarnych łączy się za pomocą rurociągów wykonanych najczęściej z rur miedzianych izolowanych cieplnie. Stosowanie rur miedzianych w instalacjach wodnych praktycznie rozwiązuje problem trwałości. Łączenie ich wykonuje się przez lutowanie miękkim lutem cynowym, a dla większych średnic twardym lutem srebrnym. Wszystkie rurociągi powinny być izolowane materiałami odpornymi na temperaturę powyżej 100 st. C.

Promieniowanie jakie dociera do powierzchni ziemi jest bardzo zróżnicowanie w poszczególnych miesiącach.Okres od maja do sierpnia skupia ok.58% sumy rocznego promieniowania słonecznego docierającego do Polski.Udział samego czerwca w sumie rocznej to średnio aż 16%, a grudnia średnio tylko niecałe 2%.Na poniższym wykresie można porównać ilość energii docierającej do ziemi w poszczególnych miesiącach.Ponieważ kolektory powinny być montowane w kierunku południowym i pod kątem 35-45 stopni,wykres sporządzony jest dokładnie dla tych warunków. 

HELIO SET to przykład innowacyjnych rozwiązań w zakresie wykorzystania energii słonecznej.Unikatowa zasada działania pozwoliła na stworzenie systemu o niewielkich rozmiarach, łatwego do zainstalowania i trwałego.Jest to system ze swobodnym powrotem czynnika grzewczego działający bezciśnieniowo.

System HELIO SET jest dostępny w dwóch wersjach:

• Helio Set 150
• Helio Set 250 C

Zasada działania systemu

W tym nowatorskim rozwiązaniu czynnik grzewczy krążący między wężownicą solarną a kolektorem nie znajduje się pod ciśnieniem, lecz regularnie spływa z kolektorów pod własnym ciężarem do wężownicy w zasobniku.

• Regulacja: sterowanie systemem

Regulator solarny jest niezbędnym elementem instalacji, ponieważ kontroluje temperaturę kolektorów oraz ciepłej wody użytkowej.W systemach HELIO SET regulator jest zintegrowany z zasobnikiem.Jest bardzo wygodny w obsłudze: posiada czytelny ekran LCD, a jeden przycisk to jedna funkcja.regulator posiada szereg użytecznych funkcji w tym wyświetlanie temperatury rzeczywistej, oraz zadanej zasobnika, programowanie dobowe i tygodniowe, autodiagnostykę i dostęp do funkcji specjalnych.Jeżeli istnieje taka potrzeba regulator może sterować pracą pompy zabezpieczającej przed bakterią legionelli.Ponadto w systemie HELIO SET 250 C regulator solarny może sterować całym procesem przygotowania CWU w tym - pracą kotła.

/artykuł przygotowano na podstawie materiałów firmy Saunier Duval, oraz firmy Ulrich/