Kolektor najlepiej założyć po stronie południowej. Optymalnym kątem nachylenia jest szerokość geograficzna plus 15 stopni. Nie stanowi to przeszkód w przypadku dachu poziomego. Jeśli dach jest nachylony, kolektor na ogół zakładany jest równolegle do jego powierzchni, bądź też wbudowywany w dach (w nowszym budownictwie). Jeśli istnieje możliwość ustawienia kąta nachylenia kolektora, najlepsze jest nachylenie 30o latem, a 70o zimą, ponieważ zimą słońce znajduje się niżej.

Kolektory oraz kąty ich nachylenia

Mniej powszechny typ wodnego kolektora słonecznego wykorzystuje dwie koncentryczne rury. Zewnętrzną wypełnia próżnia i znajduje się w niej półkoliste srebrne lustro, które skupia światło na nie padające i kieruje je na rurę absorbera, zawierającą tzw. płyn "słoneczny" (płyn roboczy).

Rura kolektora próżniowego

Wydajność kolektora zależy od różnicy temperatur oraz intensywności promieniowania słonecznego w ciągu roku. Im większa różnica między temperaturą na wejściu i na wyjściu (miejscu oddawania ciepła), oraz im niższe promieniowanie, tym gorsza wydajność.

Zmiana wydajności na skutek różnic temperatury

Aktywne systemy słoneczne stosowane w polskich gospodarstwach domowych zazwyczaj mają postać niskotemperaturowych instalacji grzewczych z kolektorami płaskimi, a stosunkowo rzadko z próżniowymi. Wykorzystywane są głównie do produkcji ciepła w instalacjach ogrzewania wody użytkowej. Za pomocą promieniowania słonecznego woda jest zwykle wstępnie podgrzewana. W okresie zimowym energia słoneczna stanowi tylko 10-20% całkowitej energii niezbędnej do podgrzania wody, ale w miesiącach letnich może dostarczać nawet do 100% tej energii, szczególnie w domach jednorodzinnych. W takich budynkach roczna proporcja energii promieniowania słonecznego w systemie ogrzewającym wodę wynosi około 50-65%.

1 kolektor słoneczny 2 pompa 3 zbiornik 4 dodatkowy podgrzewacz

Uproszczony schemat typowego systemu ogrzewania wody użytkowej z pomocniczym podgrzewaczem wody

W polskich warunkach klimatycznych niezbędny jest zamknięty obwód łączący kolektor z wymiennikiem ciepła, zawierający substancję przeciw zamarzaniu. Wymiennik ciepła znajdujący się między zamkniętą pętlą kolektora a układem grzewczym połączony jest ze zbiornikiem magazynującym wodę, bądź (częściej) jest umieszczony poza zbiornikiem i układem dostarczającym zimną wodę. Niezbędne jest zamontowanie ogrzewacza pomocniczego, wykorzystującego paliwo konwencjonalne.

Oczywiście słoneczny system grzewczy stosowany w wielorodzinnych budynkach mieszkalnych jest bardziej skomplikowany. Substancja zapobiegająca zamarzaniu krąży od kolektorów słonecznych, umiejscowionych zwykle na dachu budynku, do wymiennika ciepła znajdującego się w kotle wewnątrz budynku. Rysunek pokazuje prosty schemat pętli kolektora słonecznego oraz sposób jego włączenia do obiegu ciepłej wody w pomieszczeniu, gdzie zainstalowany jest kocioł. Ogrzewanie słoneczne ma za zadanie wstępne podgrzanie wody. W okresie letnim, w celu uniknięcia zbyt wysokiego i zbyt nagłego (ponad bezpieczny poziom) wzrostu temperatury wody podgrzewanej przez słońce, można zastosować dodatkowy zawór mieszający. Jeśli zaistnieje taka potrzeba, szczególnie zimą, dodatkowe ciepło może być wytwarzane przez kotły gazowe (lub olejowe) i oddawane przez drugi wymiennik ciepła.

W średnioskalowych systemach ogrzewania za pomocą energii słonecznej, zainstalowanych w wielorodzinnych budynkach mieszkalnych i stosujących kolektory płaskie, udział energii słonecznej w ogrzewaniu wody jest zwykle niższy niż w przypadku domu jednorodzinnego i nie przekracza 40%. Jeśli instalacja słoneczna jest zbyt mała, wartość ta wynosi jedynie 20-25%. Główną przyczyną jest stosunkowo wysoki koszt instalacji słonecznych w Polsce.

Opłacalność

Dodatkowe informacje