Kolektory słoneczne zyskują coraz większą popularność w naszym kraju. Tym artykułem Redakcja stara się przybliżyć budowę instalacji solarnej jej użytkownikom oraz osobom które zastanawiają się nad jej zainstalowaniem.

Płyty solarne umieszczone na dachu już nie przyciągają uwagi tak jak przed paroma laty,Jest to coraz częstszy widok polskich miejscowości.

Jednak niewiele osób wie z czego dokładnie składa się układ solarny do celów ciepłej wody.
Poza kolektorem słonecznym są to:
– zbiornik ciepłej wody ( podgrzewacz solarny)
– naczynie wzbiorcze solarne
– zawór odpowietrzający ( odpowietrznik)
– grupa hydrauliczna
– automatyka ( regulator solarny)
– rury instalacji solarnej
– płyn solarny znajdujący się w rurach
– elementy montażowe, uchwyty
– grzałka elektryczna (opcjonalnie)

Kolektor słoneczny czyli podstawowy element układu zamienia energię promieni słonecznych na energię cieplną. Na rynku dostępne są kolektory płaskie oraz próżniowe rurowe. Płaskie kolektory składają się z absorbera, przezroczystej osłony wykonanej ze specjalnego szkła, izolacji oraz ramy.
Szyba charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością promieniowania słonecznego. Pod absorberem znajdują się rury miedziane, w których płynie ciecz solarna. Ten specjalny niezamarzający płyn ma na celu odebranie ciepła z absorbera i przekazanie do zbiornika ciepłej wody.
W kolektorze próżniowym powierzchnia absorbująca znajduje się wewnątrz szklanych rurek. Rurki połączone są szeregowo tworząc kolektor. Próżnia pełni rolę dodatkowej izolacji i chroni przed stratami ciepła z absorbera, dlatego kolektory próżniowe efektywnie pracują również zimą.

 

Zbiornik ciepłej wody w przypadku instalacji solarnej jest dużo większy niż przy układach tradycyjnych (np. z kotłem gazowym) najczęściej dla dwóch kolektorów stosuje się podgrzewacz o pojemności 250-300 litrów. Z reguły są to zbiorniki posiadające dwie wężownice, jedna ogrzewa wodę dzięki energii odebranej z kolektora, druga połączona z kotłem dogrzewa wodę w razie potrzeby ( np. w okresie mało słonecznym brak połączenia z drugim źródłem ciepła doprowadziłby  do niewystarczającej temperatury cieplej wody a użytkownicy odczuwaliby dyskomfort)

 

Naczynie wzbiorcze solarne – Ma za zadanie ochraniać instalacje solarną przedkolektory słoneczne próżniowe przegrzewem. W przypadku braku odbioru ciepłej wody, wzrasta temperatura cieczy solarnej, a co za tym idzie objętość i ciśnienie w instalacji. Naczynie musi być tak dobrane aby móc odebrać nadmiar płynu solarnego i zapobiec jego odparowaniu. Naczynie solarne musi być odporne na wysokie ciśnienie i działanie roztworu glikolu, zwykłe naczynie wzbiorcze stosowane w centralnym ogrzewaniu nie zdadzą tu egzaminu.

 

Odpowietrzanie instalacji solarnej jest istotne, aby nie doprowadzić do ustania cyrkulacji cieczy solarnej, a tym samym przerwania pracy układu solarnego.  W najwyższym punkcie instalacji solarnej montowany jest automatyczny odpowietrznik używany w trakcie konserwacji układu. Ponadto w miejscu łatwiej dostępnym ( zasobnik z dwiema wężownicamikotłownia) powinien znajdować się separator powietrza z odpowietrznikiem, służy on do usuwania zbędnego powietrza które może pojawić się w instalacji solarnej podczas eksploatacji.
 

Grupa hydrauliczna solarna powinna zawierać następujące elementy: pompę wymuszającą obieg cieczy solarnej, wizualny wskaźnik przepływu cieczy, grupę bezpieczeństwa z manometrem, zaworem bezpieczeństwa i przyłączem do naczynia wzbiorczego, separator powietrza, króćce do napełniania  płukania instalacji. Istotnym elementem jest również zawór zwrotny, bez niego może nastąpić niekontrolowany przepływ cieczy solarnej od zbiornika do kolektora powodujący wtórne ogrzewanie powierzchni kolektora. Producenci oferują gotowe zespoły stanowiące integralną całość, dostosowane do specyficznej pracy instalacji solarnej i próba oszczędzania poprzez budowę układu z pojedynczych elementów może nie zapewnić odpowiedniej pracy systemu.

Automatyka- dzięki regulacji i elektronicznemu sterowaniu użytkownik ma możliwość  kontroli układu solarnego. Regulator solarny powinien posiadać czujniki temperatury umieszczone na wyjściu kolektora oraz w podgrzewaczu na wysokości obu wężownic. Różnica między temperaturą  w kolektorze i w podgrzewaczu determinuje załączania i wyłączanie się pompy solarnej. Takie sterowanie chroni kolektor słoneczny przed zbyt wysoką temperaturą (120 st)- nadmiar ciepła przekazywany jest do podgrzewacza. Zapobiega również nadmiernemu wzrostowi temperatury wody ( chroniąc użytkowników przed poparzeniem) poprzez wyłączenie pompy.
Regulator powinien też sterować pracą drugiego źródła ciepła, aby w sytuacji gdy spadnie temperatura w podgrzewaczu załączyć drugie źródło i dogrzać wodę.

Orurowanie instalacji solarnej wykonane jest najczęściej z rur miedzianych, które ze względu na wysokie temperatury panujące w instalacji  łączone są  lutem twardym, z tego samego powodu nie jest możliwe zastosowanie tworzywa sztucznego. Aby zminimalizować straty ciepła konieczne jest zastosowanie odpowiedniej otuliny. Połączenie kolektora z zasobnikiem ciepłej wody należy prowadzić możliwie najkrótszą drogą.

solarna grupa pompowa

Ciecz solarna jest to roztwór glikolu ( około 50 %) Im wyższy procentowy udział glikolu w stosunku do wody tym większa wytrzymałość na mróz. Nie należy kupionego płynu rozcieńczać wodą, gdyż może to doprowadzić do zamarznięcia instalacji ( przykładowo dolanie 2,5 litra wody do 10 litrów oryginalnego roztworu skutkuje zamarzaniem instalacji w temperaturze -20 st. )
Roztwór ten zawiera rozpuszczone w wodzie inhibitory korozji. Ciecz solarna ma podwyższony punkt wrzenia, jednak w ekstremalnych temperaturach może przejść w stan gazowy. Zmiana stanu skupienia przebiega bez szkody i po obniżeniu temperatury płyn solarny wraca do postaci ciekłej.

Elementy montażowe są bardzo różnorodne w zależności od rodzaju dachu, kąta nachylenia. Kolektory mogą być montowane przy pomocy łap na bezpośrednio na krokiew  ( dachówka falista ceramiczna, betonowa) Daje to mocne związanie kolektora z konstrukcją dachu. Łapy można montować równieć do łat dachowych. Jeśli kolektor słoneczny ma być zamontowany na płaskim dachu lub, lub bezpośrednio na podłożu stosuje się specjalny stelaż.

Grzałka elektryczna jest niezbędna w sytuacji gdy brak jest podłączenia z drugim źródłem ciepła,  (również gdy drugim źródłem ciepła jest np. kominek, którego użytkownik nie chce używać latem) Jej celem jest dogrzanie wody w zasobniku w przypadku gdy kolektor słoneczny nie zapewnia emperatury. wymaganej przez użytkownika.  Dostępne są grzałki różnej mocy, im wyższa wartość tym szybciej nagrzeje się woda w podgrzewaczu, najczęściej stosowane są te o mocy 2 kW. Grzałki o mocy powyżej 3 kW wymagają już trójfazowej instalacji elektrycznej. Grzałka wyposażona jest w termostat aby użytkownik mógł nastawić żądaną temperaturę, ponadto jest zabezpieczona przed przegrzaniem.
 

Autor: Agnieszka Knaperek

Źródła:
http://www.viedermann.pl
http://www.sunex.pl