Popularne już w Polsce kolektory solarne często z powodzeniem są wykorzystywane do wspomagania przygotowania ciepłej wody użytkowej, niekiedy też centralnego ogrzewania. Polecając klientom taką instalację, warto zainteresować ich układem solarnym bezciśnieniowym, który jest pozbawiony głównego mankamentu układu ciśnieniowego – zagrożenia zjawiskiem stagnacji. Znacznie prostszy jest też pod względem projektowym i wykonawczym.

Stosowanie solarów wymuszają w niektórych przypadkach nowe przepisy służące oszczędności energii, ekologii i promujące rozwiązania OZE. W bilansie energii zużytej w budynkach nowych lub modernizowanych ma być bowiem uwzględniany procentowy udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych (energia elektryczna, ciepło, chłód). W przyszłości wymagane będzie zmniejszenie zużycia energii pierwotnej pochodzącej z paliw kopalnych (węgiel, gaz, olej opałowy). Z perspektywy praktyka warto jednak zastanowić się, jak zapewnić optymalne korzyści z wykorzystania instalacji solarnej.

Atuty i potencjalne korzyści

Bez wątpienia zastosowanie instalacji solarnej odpowiednio zaprojektowanej i użytkowanej pozwala obniżyć koszty energii zużywanej na potrzeby eksploatacji budynku, skorzystać z dofinansowań unijnych oraz polskich funduszy na ochronę środowiska i wreszcie – odciążyć główne źródło ciepła. W polskich warunkach klimatycznych, dzięki solarom, można pokryć zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową na poziomie 60% w stosunku rocznym, a w układach wspomagających ciepłą wodę i centralne ogrzewanie pokrycie łącznego zapotrzebowania ciepła sięga 15-25%. Dość prosta instalacja, relatywnie niewielki jej koszt, mało wymagająca obsługa i znajomość technologii powodują, że zwolenników tego typu rozwiązań wciąż przybywa. Coraz więcej osób rozważa montaż solarów nie tylko w domach mieszkalnych, ale również w obiektach użytkowanych okresowo, takich jak domy letniskowe, obiekty rekreacyjne i użyteczności publicznej. Chociaż w teorii montaż kolektorów w obiektach użytkowanych okresowo mógłby wydawać się nieopłacalny, bo część z tych budynków jest użytkowana tylko kilka dni w tygodniu, to w praktyce bilans korzyści bywa równie dobry jak w domach całorocznych, ponieważ w pozostałe dni zużycie wody jest znaczne. Tym bardziej, gdy do podgrzania wody stosowane są drogie i przestarzałe metody z wykorzystaniem prądu, oleju opałowego czy gazu płynnego. W takich przypadkach inwestycja w układ solarny staje się dobrym i uzasadnionym rozwiązaniem.

Najpopularniejsze instalacje solarne to układy ciśnieniowe, w których czynnik grzewczy (roztwór glikolu), utrzymywany pod odpowiednim ciśnieniem, krąży między panelami solarnymi a zasobnikiem czy buforem ciepła. Układy te mają jednak pewne mankamenty, o których należy pamiętać, bo w określonych sytuacjach mogą się przyczynić do awarii systemu i zniweczenia opłacalności inwestycji.Zagrożenia w typowych układach

Największym problemem związanym z pracą instalacji solarnej jest oczywiście zjawisko stagnacji, czyli brak odbioru ciepła z kolektorów. W efekcie energia gromadzona w kolektorach powoduje wzrost ich temperatury, aż do wrzenia czynnika grzewczego.

W fazie stagnacji następuje odparowanie wody z mieszaniny glikolu z wodą, co skutkuje zapowietrzeniem układu, niszczeniem płynu solarnego, wytrącaniem się osadów i w konsekwencji – awarią, której naprawa jest zwykle bardzo kosztowna.

Przyczyny zjawiska stagnacji to przede wszystkim:

• okresowe wysokie nasłonecznienie,
• zbyt mały odbiór energii (za małe zapotrzebowanie na ciepłą wodę) lub dłuższa nieobecność mieszkańców w domu,
• przewymiarowanie pola kolektorów,
• przerwy w dostawie energii elektrycznej potrzebnej do działania pomp.

Spotyka się wiele rozwiązań zapobiegających stagnacji, jak okresowe przesłanianie powierzchni kolektorów, schładzanie instalacji w okresie nocnym, okresowe „zrzucanie” gorącej wody ze zbiorników do kanalizacji i inne. Większość z nich jest jednak trudna w realizacji, kosztowna, obniża komfort eksploatacji lub też wiąże się z niepotrzebnym zużyciem energii czy wody.

1. System bezciśnieniowy w stanie spoczynku. Przy braku odbioru ciepła (nagrzany zasobnik, zbyt małe nasłonecznienie, system wyłączony) czynnik grzewczy znajduje się jedynie w wężownicy zasobnika solarnego, nie jest więc narażony na przegrzewanie. Rury są wypełnione powietrzem		2. System bezciśnieniowy podczas pracy. Po uruchomieniu pompa obiegowa napełnia instalację czynnikiem, a następnie reguluje swoją wydajność w zależności od warunków nasłonecznienia i odbioru ciepła. Czynnik grzewczy grawitacyjnie spływa z kolektorów do wężownicy zasobnika, gdzie oddaje ciepło i jest ponownie pompowany do kolektorów. Powietrze znajdujące się w układzie zostaje wypchnięte z kolektorów i rur do górnej części wężownicy solarnej i tam jest magazynowane do czasu zatrzymania systemu. Pełni ono rolę naczynia wzbiorczego

Ilustracje Vaillant

O rozwiązaniu problemu stagnacji, zaletach systemu bezcisnieniowego, wymaganiach projektowych i wykonawczych oraz jak dobrać system można przeczytać w daleszej części artykułu w czwartym numerze Polskiego Instalatora PI 4/2015.

Autor: Jarosław Szymański