Instalacje słoneczne do podgrzewania c.w.u i c.o.

Pokrycie całkowitego zapotrzebowania na energię cieplną wyłącznie za pomocą energii słonecznej jest w klimacie Polski na skalę masową obecnie niemożliwe. Sprawność instalacji słonecznych nie przekracza 20%, a problem magazynowania nadmiaru energii słonecznej z okresu letniego nie jest jeszcze zadowalająco rozwiązany. Obecnie działające instalacje czynnych systemów ogrzewania słonecznego muszą być wspomagane piecami spalającymi tradycyjne nośniki energii. Instalacje te są w stanie pokryć ponad 50% całkowitego zapotrzebowania na energię do ogrzewania i przygotowania c.w.u. Systemy instalacji słonecznych stosowanych w budownictwie jednorodzinnym w Europie, czy Ameryce Północnej, służące do centralnego ogrzewania, składają się z dwóch zespolonych części: słonecznej i konwencjonalnej. System taki przedstawiony ideowo  składa się z pętli kolektora, domowego systemu przygotowania c.w.u. i układu centralnego ogrzewania. Systemy takie są skojarzone z tradycyjnym źródłem ciepła (piecem c.o. na paliwa stałe, płynne czy gazowe). Coraz częściej współpracuje z nimi pompa ciepła. Cieczowe systemy słoneczne są obecnie najbardziej rozpowszechnione, choć w Ameryce Północnej często stosuje się systemy cieczowo-powietrzne lub tylko powietrzne. Woda ma lepszą pojemność cieplną (4,19 kJ/kgK) od powietrza (1,012 kJ/kgK), co wiąże się z wielkością magazynów ciepła (wodne są dużo mniejsze od powietrznych).
Dla przeciętnego domku jednorodzinnego o kubaturze od 500 do 700 m3 i poprawionej izolacyjności cieplnej potrzeba na ogrzanie od 20 000 do 37 000 kWh energii rocznie.
Przy przeciętnym dopływie nasłonecznienia na 1 m2 powierzchni nakierowanej równym 1411,3 kWh/m2, biorąc pod uwagę różnice sprawności kolektorów, otrzymamy pole powierzchni czynnej kolektorów od 30 do 90 m2. Jak wynika z analizy stosunku powierzchni kolektorów do powierzchni ogrzewanej wynosi ona od 20 — 60% według, zaś według innych autorów stosunek ten wynosi aż 100%.
Wydajność kolektorów jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury pracy czynnika roboczego, dlatego wskazane jest stosowanie niskotemperaturowego ogrzewania płaszczyznowego czy podłogowego, gdzie wymagana jest temperatura czynnika rzędu 45°C.
Wymagana pojemność zasobników ciepła jest bardzo duża. W teoretycznym przykładzie, dla wiejskiego domu o 720 m3 kubatury i przy założeniu, że zasobnik będzie gromadził ok. 40% rocznego zapotrzebowania, prof. J. Kozierski obliczył, że będzie on miał 200 m3 objętości. Stosowanie takiego magazynu w praktyce jest absurdalne.
Jak wynika z analizy zrealizowanych obiektów i publikacji, optymalna pojemność zbiornika magazynującego ciepło w stosunku do powierzchni kolektorów wynosi od 30 do 100 l na 1 m2 kolektorów. Stosuje się też coraz powszechniej zasobniki wykorzystujące ciepło utajone, których objętość jest dużo mniejsza. Są to magazyny krótkoterminowe, gdyż po wprowadzeniu pompy ciepła i tradycyjnych źródeł energii do systemu, magazyny wodne długoterminowe stają się zbędne. Po wprowadzeniu pompy ciepła podwyższa się także wydajność kolektorów (systemu), gdyż jest ona odwrotnie proporcjonalna do temperatury pracy czynnika roboczego.

Dodaj komentarz

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