Aby podłączyć kolektory słoneczne do istniejącej instalacji, najczęściej wykorzystuje się zasobnik biwalentny z dwiema wężownicami albo dołącza się je do obecnego zbiornika o pojemności co najmniej 200 l, montując dodatkową grzałkę elektryczną. Takie rozwiązanie pozwala ograniczyć wydatki na podgrzewanie wody latem i poza sezonem grzewczym. W artykule znajdziesz informacje o sposobach połączenia, doborze wielkości urządzeń i współpracy z innymi źródłami ciepła.
Jak podłączyć kolektory do istniejącej instalacji?
Najprostszym wariantem jest wykorzystanie pracującego już podgrzewacza pojemnościowego, jeżeli tylko ma on wystarczającą objętość i pozostaje w dobrym stanie technicznym. Wtedy odłącza się go od kotła, a jego wężownicę łączy z obiegiem solarnym, w którym krąży roztwór glikolu.
Warunkiem jest pionowe ustawienie zbiornika oraz umieszczenie wężownicy w dolnej części, bo tam znajduje się najchłodniejsza woda. Jednocześnie trzeba zamontować grzałkę elektryczną, która przejmie dogrzewanie wody w okresach słabego nasłonecznienia lub zwiększonego poboru ciepłej wody użytkowej.
Wykorzystanie istniejącego zasobnika
Zbiornik o pojemności co najmniej 200 l wystarczy dla maksymalnie trzech osób, a dla czteroosobowej rodziny powinien mieć nie mniej niż 250 l. Jeśli obecny podgrzewacz jest mniejszy, dołączenie solarów nie przyniesie oczekiwanych oszczędności, bo energia słoneczna nie będzie miała gdzie się zmagazynować.
Wadą tego podejścia są wyższe koszty awaryjnego dogrzewania prądem, który jest zwykle droższy niż ciepło z kotła na gaz, olej czy paliwo stałe. Dlatego wiele osób decyduje się na wymianę starego zasobnika na model biwalentny przy okazji montażu kolektorów słonecznych.
Zasobnik biwalentny
Urządzenie z dwiema wężownicami pozwala podłączyć jedną do obiegu solarnego, a drugą do istniejącego kotła grzewczego. Dzięki temu woda może być podgrzewana energią słoneczną, a gdy jej zabraknie, kocioł uruchomi się automatycznie i zapewni komfort bez wysokich rachunków za prąd.
Taka konstrukcja zapewnia też prawidłowy rozkład temperatury w zbiorniku – cieplejsza woda gromadzi się u góry, a chłodniejsza na dole, gdzie odbiera ciepło z instalacji solarnej. To wydłuża czas efektywnego wykorzystania promieniowania słonecznego nawet przy niższej temperaturze kolektorów.
Gdy obecna instalacja ciepłej wody wymaga generalnego remontu, modyfikowanie jej często nie ma sensu. Wówczas lepiej kupić typowy zestaw solarny z zasobnikiem biwalentnym i wykonać całą instalację od nowa, zwłaszcza jeśli w domu nie ma kotła, a jedynie ogrzewanie elektryczne.
Jak dobrać wielkość kolektorów i zasobnika?
Przyjęta zasada mówi, że pojemność podgrzewacza powinna być od 1,5 do 2 razy większa od przewidywanego dziennego zużycia wody, które wynosi przeciętnie 50 l na osobę przy temperaturze 45°C. Dla instalacji wspomagających tylko przygotowanie ciepłej wody użytkowej wystarczy powierzchnia kolektorów od 3 do 6 m², co pozwala osiągnąć około 60% pokrycia rocznego zapotrzebowania.
Gdy solary mają również wspierać ogrzewanie domu, konieczna jest większa powierzchnia – od 7 do 15 m² oraz zasobnik ciepła o objętości 800–1000 l. W układach skojarzonych można odebrać z kolektorów nawet do 1000 kWh energii z każdego metra kwadratowego rocznie, podczas gdy w typowej instalacji do c.w.u. udaje się wykorzystać najwyżej połowę tej ilości.
Do wstępnego doboru liczby kolektorów płaskich o powierzchni 2 m² i wielkości zbiornika można wykorzystać prostą tabelę:
| Ilość osób korzystających z ciepłej wody | Ilość kolektorów płaskich o powierzchni 2 m² | Wielkość zbiornika c.w.u. |
| 2–4 | 1–2 | 200 l |
| 4–6 | 2–3 | 300 l |
| 6–8 | 3–4 | 400 l |
| 8–10 | 4–5 | 500 l |
Dla wspomagania centralnego ogrzewania stosuje się dodatkowo regułę kciuka, która opiera się na ogrzewanej powierzchni budynku.
Na każde 10 m² ogrzewanej powierzchni mieszkalnej potrzeba około 1 m² kolektorów płaskich albo 0,5 m² kolektorów próżniowych, a pojemność zasobnika solarnego powinna wynosić 50 l na każdy 1 m² kolektora oraz dodatkowo 50 l na osobę do pokrycia zapotrzebowania na c.w.u.
Należy unikać przewymiarowania systemu, bo zbyt duża instalacja solarna nie zwraca się tak szybko jak optymalnie dobrana i może ulegać przegrzaniu. W skrajnym przypadku płyn solarny zaczyna wrzeć, co prowadzi do wzrostu ciśnienia w instalacji, ubytków i szybkiego niszczenia medium grzewczego.
Gdzie zamontować kolektory słoneczne?
Najlepszym miejscem jest południowa połać dachu nachylona pod kątem mniej więcej 40–45° do podłoża. Jeśli kolektor ma być odchylony o więcej niż 15° na wschód lub zachód od kierunku południowego, jego powierzchnię trzeba nieco zwiększyć, aby zrekompensować mniejszy uzysk energii.
Kolektory rurowe próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika można mocować także pionowo lub poziomo na elewacji, pod warunkiem że słońce dociera do nich przez co najmniej sześć godzin dziennie. Zanim jednak zamontujesz wypełnione cieczą urządzenia na dachu, sprawdź wytrzymałość konstrukcji – zwłaszcza w budynku sprzed kilkunastu lub kilkudziesięciu lat.
Z jakich elementów składa się instalacja solarna?
Oprócz kolektorów słonecznych potrzebne są także inne podzespoły, które zwykle kupuje się w komplecie. W skład typowej instalacji solarnej wchodzą:
- kolektory płaskie lub próżniowe,
- zasobnik na ciepłą wodę,
- grupa solarna z pompą obiegową,
- naczynie wzbiorcze i zawór bezpieczeństwa,
- sterownik z czujnikami temperatury.
Grupa solarna i pompa obiegowa
Grupa solarna wymusza przepływ roztworu glikolu przez kolektory i wężownicę zasobnika. W jej skład wchodzi pompa obiegowa oraz armatura zabezpieczająca instalację przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, do którego dochodzi, gdy płyn solarny mocno się nagrzeje.
Transport medium odbywa się dwiema miedzianymi rurami, które powinny być poprowadzone jak najkrótszą drogą od kolektorów do pomieszczenia z zasobnikiem. Odcinki te trzeba starannie zaizolować, a przejścia przez ocieplenie dachu odpowiednio uszczelnić, żeby ograniczyć straty ciepła.
Naczynie wzbiorcze niweluje zmiany objętości glikolu pod wpływem temperatury, a zawór bezpieczeństwa otwiera się po przekroczeniu określonego ciśnienia, umożliwiając kontrolowane wypuszczenie medium z obiegu.
Sterownik i czujniki temperatury
Regulator solarny decyduje, kiedy ciepło ma być dostarczane z kolektorów, a kiedy uruchomi się drugie, konwencjonalne źródło. Działa na podstawie sygnałów z czujników umieszczonych w kolektorach i w zasobniku, włączając lub zatrzymując pompy obiegowe w poszczególnych obwodach.
Urządzenie chroni także kolektory przed przegrzaniem, a przy odpowiedniej konfiguracji może sterować funkcją odśnieżania. Wystarczy, że w odpowiednim momencie uruchomi przepływ ciepłego glikolu z zasobnika do kolektora, co powoduje stopnienie śniegu na jego powierzchni.
Jeżeli wybierzesz instalację solarną tego samego producenta co kocioł, regulator solarny najprawdopodobniej będzie współpracował z regulatorem kotła, co upraszcza obsługę całego systemu grzewczego.
Jak kolektory współpracują z innymi źródłami ciepła?
W typowych układach hybrydowych kolektory słoneczne mogą pokryć całe zapotrzebowanie na ciepło budynku tylko latem, wczesną jesienią i późną wiosną. Zimą oraz w okresach przejściowych ogrzewanie musi być uzupełniane przez inne urządzenie grzewcze, które oddaje ciepło przez grzejniki lub ogrzewanie powierzchniowe.
Połączenie solarów z ogrzewaniem elektrycznym opiera się zwykle o bufor ciepła, do którego podłączona jest zarówno instalacja kolektorów, jak i grzałka elektryczna. Ta druga uruchamia się automatycznie, gdy energia słoneczna nie wystarcza do pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę lub ogrzewanie.
Współpraca z pompą ciepła
W pierwszym wariancie oba urządzenia zasilają wspólny zasobnik ciepła, co eliminuje potrzebę uruchamiania pompy ciepła latem wyłącznie do przygotowania c.w.u. Dzięki temu czas pracy pompy jest krótszy, co przekłada się na mniejsze zużycie energii elektrycznej i dłuższą żywotność urządzenia.
W tak zwanym wsparciu pośrednim ciepło z kolektorów podgrzewa okolice dolnego źródła pompy, na przykład grunt wokół sondy. Podnosi to efektywność źródła i wydajność całego układu, a dodatkowo pozwala zaprojektować mniejszą instalację dolną, redukując koszt zakupu pompy ciepła.
Współpraca z kotłem gazowym lub na biomasę
Instalację solarną można połączyć z kotłem gazowym, olejowym lub na pellet, a schemat jest podobny – oba źródła ciepła zasilają jeden lub kilka magazynów ciepła. Kolektory przejmują większość pracy latem, a kocioł włącza się tylko wtedy, gdy słońce nie dostarcza wystarczającej ilości energii.
Ograniczeniem bywa brak miejsca na odpowiednio duży bufor, szczególnie gdy kolektory mają współpracować ze starym stojącym kotłem gazowym. W takiej sytuacji warto rozważyć montaż mniejszego zbiornika biwalentnego, który zajmie mniej przestrzeni, a mimo to umożliwi wykorzystanie darmowej energii słonecznej do podgrzewania wody użytkowej.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Jak można podłączyć kolektory słoneczne do istniejącego podgrzewacza wody?
Najprościej połączyć wężownicę istniejącego zbiornika z obiegiem solarnym i odłączyć go od kotła, przy czym obieg solarowy pracuje na glikolu. Trzeba też zamontować grzałkę elektryczną na dogrzewanie przy małym nasłonecznieniu lub dużym poborze.
Jaki minimalny rozmiar zasobnika jest sensowny do współpracy z kolektorami?
Zbiornik powinien mieć co najmniej 200 l dla maksymalnie trzech osób, a dla czteroosobowej rodziny zaleca się minimum 250 l. Mniejsze urządzenia nie magazynują wystarczająco energii słonecznej, więc oszczędności będą ograniczone.
Czym różni się zasobnik biwalentny od zwykłego zbiornika?
Zasobnik biwalentny ma dwie wężownice: jedna podłączona do kolektorów, druga do kotła, co pozwala automatycznie dogrzewać wodę z konwencjonalnego źródła. Dzięki temu unika się częstego dogrzewania prądem i poprawia się rozkład temperatur w zbiorniku.
Jak dobrać powierzchnię kolektorów i pojemność zbiornika dla przygotowania c.w.u.?
Dla c.w.u. zwykle wystarczy 3–6 m² kolektorów, a pojemność zbiornika powinna wynosić 1,5–2 razy dziennego zużycia (przyjęte średnio 50 l/os.). Tabela orientacyjna pokazuje np. 1–2 kolektory 2 m² i 200 l dla 2–4 osób.
Jakie wielkości są potrzebne, gdy kolektory mają wspierać ogrzewanie domu?
W takim przypadku potrzebna jest większa powierzchnia kolektorów — od 7 do 15 m² — oraz duży zasobnik około 800–1000 l. Dzięki temu można odebrać znacznie więcej energii rocznie niż w systemie tylko do c.w.u.
Gdzie najlepiej montować kolektory na dachu i o jakim nachyleniu?
Optymalnie na południowej połaci dachu pod kątem około 40–45°. Jeśli są przesunięte ponad 15° na wschód lub zachód, trzeba zwiększyć ich powierzchnię, aby zrekompensować mniejszy uzysk.
Jakie główne elementy wchodzą w skład typowej instalacji solarnej?
Typowy system zawiera kolektory (płaskie lub próżniowe), zasobnik c.w.u., grupę solarną z pompą, naczynie wzbiorcze z zaworem bezpieczeństwa oraz regulator z czujnikami. Zestaw tych komponentów zwykle kupuje się razem.
W jaki sposób kolektory współpracują z innymi źródłami ciepła, np. pompą ciepła lub kotłem?
Kolektory mogą zasilać wspólny zasobnik z pompą ciepła lub kotłem, przejmując większość pracy latem, a urządzenia konwencjonalne dogrzewają przy niedoborze energii. Wsparcie pośrednie polega na podgrzewaniu dolnego źródła pompy, co podnosi jej efektywność.
