Usytuowanie i sposób montażu kolektorów, Kąt na dachu

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Powierzchnie dachowe, oprócz ewidentnej oszczędności miejsca, oferują nam także zazwyczaj najlepsze parametry ekspozycji dla kolektorów słonecznych. Szukając odpowiedniego miejsca pod montaż kolektorów, należy bowiem pamiętać o tym, że musi to być powierzchnia niezacieniana przez obiekty typu sąsiadujące budynki, drzewa czy okoliczne wzniesienia zarówno w ciągu dnia, jak i też najlepiej w ciągu całego roku. Ponadto ważne jest, aby dana powierzchnia była skierowana możliwie w kierunku południowym, choć również i inne kierunki, oprócz północnych, są dopuszczalne.

Zachowując te wymogi, kolektory słoneczne możemy umieszczać dowolnie na dachach budynków, na ścianach, tarasach, na gruncie lub na budynkach sąsiadujących z budynkiem zasilanym.

Nachylenie powierzchni, na której będą zamontowane kolektory, nie ma obecnie większego znaczenia, ponieważ systemy montażowe, w przypadku renomowanych producentów, pozwalają dopasować odpowiedni kąt nachylenia kolektora.

Dwa warianty

Rozpatrując montaż kolektora na dachu skośnym, mamy do dyspozycji dwa warianty: montaż naddachowy oraz montaż w połaci dachowej, czyli integracja kolektora z poszyciem dachu. Montaż naddachowy jest zdecydowanie prostszy w wykonaniu i nie powoduje dużej ingerencji w dach. Stosowany rzadziej, ze względu na koszt okucia budowlanego oraz na nieco większe skomplikowanie, montaż w połaci dachowej ma dwie zalety: częściowo poprawia estetykę budynku oraz nieznacznie zmniejsza straty ciepła samego kolektora. Taki montaż jest jednak poważną ingerencją w dach i nie może być stosowany przy dowolnym materiale dachowym, jak i też przy dowolnym kącie nachylenia dachu, gdyż w tym przypadku nie mamy możliwości korekty nachylenia samego kolektora. Utrudniona jest również sytuacja w przypadku awarii kolektora i konieczności serwisowania takiej instalacji.

Również do montażu kolektorów na ścianach i na powierzchniach płaskich większość producentów oferuje odpowiednie systemy. Montaż kolektorów na gruncie lub na sąsiednim budynku wpływa przeważnie na wydłużenie przyłączy do kolektorów, a tym samym na podniesienie strat na przesyle, jednak nie stanowi to aż tak dużej przeszkody. Warto pamiętać, że prowadząc przyłącza do kolektorów pod ziemią, wystarczy wkopać je stosunkowo płytko, ponieważ czynnik krążący w instalacji jest cieczą niezamarzającą. Przyłącza mogą mieć długość nawet kilkudziesięciu metrów, a opory hydrauliczne pokonuje się zazwyczaj, zwiększając średnicę orurowania lub stosując pompę obiegową o większej wydajności.

Dwa czynniki

Prawidłowe kąty ustawienia kolektora względem kierunków świata oraz względem podłoża zależą od czynników astronomicznych i meteorologicznych. Na podstawie analizy tych czynników ustala się między innymi uniwersalne kąty nachylenia kolektorów słonecznych.

W praktyce budowy instalacji solarnych kolektory słoneczne ustawia się pod stałym kątem nachylenia α, zoptymalizowanym do konkretnych potrzeb użytkownika. Dla instalacji przeznaczonych tylko do podgrzewania ciepłej wody użytkowej kąt α wynosi 30-45°, dla instalacji wspomagających ogrzewanie budynku 45-60°, zaś dla instalacji o letnim zapotrzebowaniu na ciepłe (baseny, domy letniskowe) do ok. 30°. Pozwala to na optymalne podgrzewanie ciepłej wody w okresie od wiosny do jesieni, które może dać realnie do 65% oszczędności.

O ile nachylenie kolektora do podłoża ma istotny wpływ na ilość energii gromadzoną przez kolektory w ciągu roku, o tyle wspomniane ustawienie kolektora dokładnie na południe ma już mniejsze znaczenie. Zmiany uzysków, w zależności od zmiany odchylenia od kierunku południowego, dla typowej instalacji przewidzianej dla 4-5-osobowej rodziny ujęto w tabeli 1.

Wykonana symulacja komputerowa wskazuje na niewielki spadek zysku energetycznego z instalacji solarnej, jeżeli kolektory ustawione są z odchyleniem od południa +/-60°. Dopiero przy kątach odchylnia spoza tego zakresu spadek uzysków jest rzędu do 20%. Stosunkowo duży spadek uzysków przy kącie odchylenia +/-90° można zminimalizować poprzez zastosowanie dodatkowego kolektora.

W praktyce często spotyka się instalacje typu wschód-zachód, gdzie połowa baterii kolektorów ulokowana jest na wschodniej, a druga na zachodniej połaci dachowej. Dla analizowanej instalacji spadek uzysków wyniesie kilkanaście procent. Korzystniejsze jest umieszczanie kolektorów na jednej połaci, co niestety nie zawsze jest możliwe ze względu na dostępność miejsca.

Maksymalizacja uzysków

Ustawienie kolektorów może również wynikać z warunków technicznych związanych z doborem instalacji. Przykładowo w instalacji z dwoma kolektorami, z której będą korzystać tylko dwie osoby, kolektory warto ustawić bardziej pionowo, tak by zredukować nadpodaż energii latem i jednocześnie wydłużyć okres korzystania z instalacji solarnej.

Klienci indywidualni rozważają często możliwość stosowania w instalacjach solarnych układów podążających za słońcem. O ile w przypadku baterii fotowoltaicznych do produkcji energii elektrycznej takie układy znajdują zastosowanie, o tyle przy wysokowydajnych kolektorach termicznych są ekonomicznie nieuzasadnione. Wskazują na to między innymi wyniki przykładowej symulacji słonecznej przeprowadzonej dla typowej instalacji dla 4-5-osobowej rodziny (tabela 2).

Analizując koszty zakupu lub budowy systemu korygującego ustawienie kolektora względem pozycji słońca, dojdziemy do wniosku, że zdecydowanie bardziej opłacalne i łatwiejsze do wykonania będzie zamontowanie dodatkowego kolektora celem zmaksymalizowania uzysków. Z tego powodu systemy nadążne spotykane są w większości przypadków jako konstrukcje wykonane domowym sposobem.

Uwzględniając prezentowane wyjaśnienia, bez problemu ustalimy odpowiednie miejsce i sposób usytuowania kolektorów. Warto jednak każdorazowo skonsultować taki wybór ze specjalistą i przeanalizować z nim w szerszym aspekcie dobór i wykonanie instalacji słonecznej.

Bartłomiej Kordek                                                                                                     Ilustracje z archiwum Hewalex.

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij