Ilość pozyskiwanej energii z instalacji solarnej nie zależy jedynie od rodzaju zastosowanego kolektora czy też warunków atmosferycznych panujących na zewnątrz. Ważnym aspektem jest również miejsce montażu poszczególnych elementów systemu solarnego. I choć wszyscy o tym pamiętają, praktyka pokazuje, że błędów w tym zakresie wciąż popełnia się mnóstwo.

Chyba wszyscy projektanci i instalatorzy doskonale wiedzą, iż na potrzeby wspomagania ogrzewania wody użytkowej optymalnym ustawieniem kolektora słonecznego jest jego ukierunkowanie na południe oraz kąt pochylenia wynoszący od 35 do 45°. Z obserwacji instalacji znajdujących się wokół nas wynika jednak, że na tych dwóch aspektach często kończą się rozważania na temat miejsca montażu instalacji solarnej.
Zdarzają się obiekty, w odniesieniu do których trzymanie się ściśle wytycznych dotyczących kierunku oraz kąta pochylenia kolektorów może skutkować nie tyle nieprawidłowym, co kłopotliwym wykonaniem instalacji, niepotrzebnym podwyższeniem kosztów czy nawet zagrożeniem dla jej trwałości i bezpieczeństwa. Wytyczne – wytycznymi, ale, jak zawsze, bezcenny jest zdrowy rozsądek.

Niepotrzebna konstrukcja

1. Niepotrzebne odsunięcie kolektorów od połaci dachu

Trudno na przykład zrozumieć w sytuacji pokazanej na fot. 1, czym kierował się wykonawca, instalując dodatkową konstrukcję wsporczą na dachu o kącie pochylenia nieznacznie odbiegającym od optymalnego. Można przypuszczać, że sprawność takiej instalacji będzie wyższa, niż kolektorów przylegających do powierzchni dachu, ale różnica będzie minimalna. Tymczasem koszty inwestycji związane z wykonaniem konstrukcji wsporczej będą dużo wyższe. Warto także zauważyć, że kolektory działają w takim przypadku jak żagiel, a przecież konstrukcja pod nie powinna być dokładnie zaprojektowana przez konstruktora z uwzględnieniem sił, jakie mogą działać na instalację (oderwanie i przesunięcie). Również pod względem estetycznym można mieć uwagi. Przestrzeń pod instalacją jest miejscem gromadzenia się śniegu i zanieczyszczeń. Są sytuacje, gdy nie jest możliwe „położenie” kolektorów na połaci dachu, jednak wówczas należy tak dobrać miejsce montażu, aby niepotrzebnie nie zwiększać ryzyka zniszczenia paneli.

Brak ochrony odgromowej

Zdarza się również, iż instalatorzy zapominają o ochronie odgromowej instalacji solarnej. Fotografie 2 oraz 3 przedstawiają przykłady ryzykownie wystawionych instalacji, w żaden sposób nie zabezpieczonych przed uderzeniem pioruna. Oczywiście, w tych przypadkach instalator również musiał wziąć pod uwagę siły związane z działaniem wiatru.
Tak duża ilość kolektorów, jak na prezentowanych zdjęciach może sugerować wykorzystanie instalacji solarnej do wspomagania ogrzewania centralnego. Pomijając fakt, że takie wykorzystanie kolektorów w Polsce nie ma uzasadnienia ekonomicznego, to dużo rozsądniej byłoby w przypadku pokazanych budynków zamontować kolektory próżniowe na pionowej części dachu. Wystarczyłoby mniej paneli, ich montaż byłby bezpieczniejszy, a trwałość instalacji dużo mniej zagrożona.
Producenci kolektorów słonecznych zawsze podają w dokumentacji dane, o ile procent obniży się ich wydajność, jeżeli zostaną skierowane w innym kierunku niż optymalny. Należy mieć świadomość, iż są to uogólnione wartości, jednak mogą stanowić punkt odniesienia przy wyznaczaniu powierzchni kolektorów.

2. Duża liczba kolektorów płaskich – może warto było zastosować kolektory próżniowe, brak instalacji odgromowej		3. Kolejna ryzykowna instalacja bez ochrony odgromowej
4. Zacienienie kolektorów spowodowane montażem zbyt blisko dachu		5. Posadowienie kolektorów na gruncie powinno być ostatecznością – bliskość gruntu sprzyja zaparowywaniu paneli, a to znacząco zmniejsza ich sprawność
6. Jeśli odległości między bateriami kolektorów będą za małe – jak na tym zdjęciu, urządzenia będą się wzajemnie zacieniać

Zacienienie paneli

Kolejnym przykładem niedostatecznego przemyślenia lokalizacji kolektorów słonecznych jest montowanie ich w miejscach, gdzie są narażone na zacienienie. Nie można zwracać uwagi na zacienione obszary dachu jedynie w okresie, gdy instalacja jest montowana. Za kilka miesięcy promienie słoneczne będą padały na Ziemię pod innym kątem i wówczas obszary zacienione mogą pokrywać się z miejscem montażu. Problem ten zazwyczaj występuje jedynie przez część roku i dotyczy fragmentu kolektora, ale nie zmienia to faktu, iż sprawność całoroczna instalacji będzie wtedy mniejsza, niż w przypadku prawidłowo zamontowanych kolektorów słonecznych. Najczęściej zacienienie instalacji następuje na skutek montażu kolektorów zbyt blisko wystających elementów dachu (fot. 4). Spotyka się również przypadki dzielenia instalacji i montowania jej części po dwóch stronach jaskółki dachowej. Wówczas istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, iż co najmniej jedna część instalacji będzie zacieniona. Może się też zdarzyć, że – w zależności od pory roku – zacienienie będzie dotyczyło raz jednej części instalacji, a następnie drugiej. W przypadku kolektorów płaskich zawsze prowadzi to do zaparowania szyby tego kolektora, który akurat nie jest nasłoneczniony. Niekiedy oszacowanie, czy dana lokalizacja będzie zapewniała pełne nasłonecznienie kolektorów przez cały rok, jest trudne, ale dobry instalator powinien umieć to określić. Oczywiście, może się zdarzyć, iż świadomie montuje się kolektory w miejscu, które będzie przez pewien czas zacienione, ze względu na brak innej, lepszej lokalizacji, ale kluczowe jest tu słowo „świadomie”. Wówczas, przy wyliczaniu powierzchni kolektorów, należy przyjąć naddatek z tego powodu lub po prostu zastanowić się nad sensem montażu instalacji solarnej – być może lepszym rozwiązaniem będzie inwestycja w pompę ciepła do ogrzewania wody użytkowej.

Grunt, drzewa i inne kwestie

Alternatywą dla montażu kolektorów na budynku jest ich montaż na konstrukcji zlokalizowanej na gruncie. Jednak takie rozwiązanie powinno być ostatecznością, gdy kolektorów w żaden sposób nie można zamontować na budynku. Usytuowanie kolektorów blisko gruntu (fot. 5) niesie ze sobą wiele problemów, w tym straty ciepła przez rurociąg prowadzony na zewnątrz. Najbardziej dokuczliwym problemem jest jednak częstsze i bardziej intensywne zaparowywanie kolektora niż przy montażu na połaci dachu. Zaparowana szyba stanowi poważną przeszkodę dla promieni słonecznych i wpływa na obniżenie sprawności kolektora.
Przeszkodą dla padających na powierzchnię kolektora promieni słonecznych mogą być również inne kolektory (fot. 6). Gdy projektuje się większe instalacje solarne, odległości między poszczególnymi bateriami kolektorów powinny zostać obliczone w taki sposób, aby nie zacieniały się one wzajemnie.
I kolejna istotna kwestia: gdy ustala się wspólnie z inwestorem lokalizację kolektorów solarnych, należy zwrócić uwagę na rosnące od południowej strony domu drzewa (fot. 7). Jak również uświadomić inwestora, iż te, które podczas montażu instalacji są jeszcze niskie, za kilka lat mogą w znaczący sposób ograniczyć sprawność instalacji – bo przecież żywotność markowych kolektorów to ponad 20 lat.

7. W przyszłości drzewo rosnące w pobliżu kolektorów doprowadzi do ich zacienienia, wyżej zamontowane kolektory mogą zacieniać te niżej położone, gdy słońce będzie wysoko		8. Rozległe rurociągi prowadzone na zewnątrz skutkują większymi stratami ciepła niż gdyby były prowadzone wewnątrz budynku

Umiejscowienie zasobnika

Istotne z punktu widzenia sprawności całej instalacji jest również umiejscowienie pojemnościowego podgrzewacza wody z zestawem pompowym. Im większa odległość, tym wyższe koszty eksploatacyjne, gdyż pompa solarna musi pokonać większy opór instalacji. Nie bez znaczenia są również straty ciepła przez rurociąg prowadzony na zewnątrz, zwłaszcza gdy wewnętrzny odcinek jest stosunkowo długi. Jeżeli nie ma możliwości zlokalizowania podgrzewacza w niewielkiej odległości od kolektorów, to zalecane jest prowadzenie rurociągów wewnątrz budynku.

Podsumowanie

Powyższe tematy nie są wcale czysto teoretycznymi rozważaniami. Można znaleźć producentów kolektorów słonecznych z pięknie wykonanymi stronami internetowymi, na których jako instalacje referencyjne pokazane są obiekty obarczone niektórymi z powyższych błędów. Przedstawione zdjęcia pokazują, iż z kompetencjami zarówno instalatorów, jak i producentów bywa bardzo różnie.
Reasumując, założenia projektowe nie mogą obejmować wyłącznie prawidłowego ukierunkowania kolektorów na południe czy też określenia optymalnego kąta pochylenia. Aby instalacja mogła pracować w przyszłości poprawnie z niezmienną sprawnością, koniecznie należy rozpoznać miejsce planowanej inwestycji i wspólnie z inwestorem zastanowić się nad najlepszym i najbezpieczniejszym sposobem montażu.

Autor: Szymon Lenartowicz

Kolejna część już jutro.

Cykl warsztatów instalatora OZE to projekt edukacyjny przygotowywany we współpracy redakcji Polskiego Instalatora oraz Polskiej Korporacji Techniki Sanitarnej, Grzewczej, Gazowej i Klimatyzacji – z dużymi firmami z branży OZE, mającymi bogate doświadczenie projektowe, produkcyjne, montażowe i serwisowe. Kierujemy go do potencjalnych projektantów i wykonawców takich instalacji, a być może także docelowych użytkowników. W kolejnych odcinkach naszych warsztatów chcemy popularyzować wiedzę techniczno-praktyczną nt. kolektorów słonecznych, małych instalacji fotowoltaicznych czy pomp ciepła, w sposób usystematyzowany i pogłębiony. Startujemy z firmą Viessmann, która już w 2003 roku stworzyła Szkołę Policelną Nowoczesnych Technik Grzewczych Akademii Viessmann.

Poprzednie części:

1. Budowa kolektorów słonecznych i ich najważniejsze parametry