Najprostszy sposób na podłączenie solarów do istniejącej instalacji to zastosowanie zasobnika biwalentnego z dwiema wężownicami – dolną dla kolektorów słonecznych i górną dla kotła. Możesz też wykorzystać obecny zasobnik, ale wtedy niezbędna będzie grzałka elektryczna do dogrzewania wody. W artykule znajdziesz informacje o doborze powierzchni kolektorów, pojemności zbiornika oraz współpracy z różnymi źródłami ciepła.
Jak wpiąć kolektory do istniejącego zasobnika ciepłej wody?
Jeśli w domu działa już zasobnik ciepłej wody użytkowej, warto najpierw ocenić jego stan i pojemność. Przyjmuje się, że zbiornik powinien pomieścić od 1,5 do 2 razy więcej wody niż wynosi dzienne zużycie, czyli przeciętnie 50 litrów na osobę. Dla trzech osób oznacza to minimum 200 litrów, a dla czterech – 250 litrów.
Zwykły zasobnik z jedną wężownicą można odłączyć od kotła i połączyć tę wężownicę z obiegiem solarnym. Warunkiem jest ustawienie pionowe i umieszczenie wężownicy w dolnej części zbiornika. Ponieważ sama energia słoneczna nie zawsze wystarczy, trzeba wtedy zamontować grzałkę elektryczną, choć dogrzewanie wody prądem bywa droższe niż ciepłem z gazu czy węgla.
Lepszym rozwiązaniem jest zasobnik biwalentny. Ma on dwie wężownice – dolną zasila instalacja solarna, a górną kocioł grzewczy. Dzięki temu nawet przy słabym nasłonecznieniu ciepła woda powstaje bez wyraźnego wzrostu kosztów. Ten wariant sprawdza się też przy kotłach na paliwa stałe, bo latem nie trzeba ich rozpalać tylko po to, aby podgrzać wodę do mycia.
Jak przygotować miejsce na kolektory słoneczne?
Kolektory najlepiej montować na południowej połaci dachu, na konstrukcji wsporczej na gruncie lub na elewacji. Najważniejsze to zapewnić im dostęp do słońca przez większą część dnia i łatwy dojazd serwisowy.
Kolektory płaskie
Płaskie modele najczęściej instaluje się na dachu o kącie nachylenia do 45°. Optymalny kąt ustawienia to około 40° do powierzchni ziemi, a odchylenie od kierunku południowego nie powinno przekraczać 15°. Przy większym odchyleniu trzeba nieco zwiększyć powierzchnię absorberów.
Wypełnione płynem kolektory sporo ważą, dlatego przed montażem na starszym dachu trzeba sprawdzić jego wytrzymałość. Gdy istnieje ryzyko przeciążenia, stosuje się dodatkową konstrukcję wsporczą.
Optymalne ustawienie kolektorów to kierunek południowy i kąt około 40° do poziomu.
Kolektory rurowe próżniowe
Rurowe kolektory próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika można mocować na elewacji pionowo lub poziomo. W takim położeniu powinny dostawać co najmniej 6 godzin słońca dziennie. W niektórych konstrukcjach kąt absorberów zmienia się ręcznie – latem ustawia się je na 30°, zimą na 60°.
Jak dobrać powierzchnię kolektorów i zasobnik?
Do podgrzewania wody użytkowej dla przeciętnej rodziny wystarcza instalacja o powierzchni od 3 do 6 m². Taka konfiguracja potrafi osiągnąć stopień pokrycia rocznego zapotrzebowania na c.w.u. na poziomie 60% i więcej. Kompletna inwestycja z montażem to zwykle wydatek 10–20 tys. zł. Wspomaganie systemu grzewczego wymaga zaś od 7 do 15 m² kolektorów i zasobnika ciepła o pojemności 800–1000 litrów.
Warto korzystać z gotowych tabel doboru, bo uwzględniają liczbę domowników i orientacyjną wielkość zbiornika c.w.u.:
| Liczba osób | Liczba kolektorów płaskich 2 m² | Pojemność zbiornika c.w.u. |
| 2–4 | 1–2 | 200 l |
| 4–6 | 2–3 | 300 l |
| 6–8 | 3–4 | 400 l |
| 8–10 | 4–5 | 500 l |
Reguła kciuka
Przybliżone oszacowanie mówi, że na każde 10 m² ogrzewanej powierzchni domu jednorodzinnego przypada około 1 m² kolektorów płaskich lub 0,5 m² kolektorów próżniowych. Pojemność zasobnika solarnego to zwykle 50 litrów na 1 m² kolektora płaskiego oraz dodatkowe 50 litrów na każdą osobę. Typowa instalacja hybrydowa ma w praktyce 10–15 m² kolektorów i bufor o pojemności 600–1000 litrów.
Wspomaganie ogrzewania
Przy projektowaniu układu grzewczego trzeba uwzględnić, że kolektory dostarczają najwięcej ciepła latem, gdy zapotrzebowanie na ogrzewanie jest najmniejsze. W układach skojarzonych można odebrać nawet 1000 kWh energii z metra kwadratowego rocznie, podczas gdy przy samym podgrzewaniu c.w.u. wykorzystuje się najwyżej połowę tej wartości. Kompensatorem jest odpowiednio dobrany bufor.
Efektywne wspomaganie ogrzewania wymaga niskotemperaturowej instalacji centralnego ogrzewania, najlepiej ogrzewania podłogowego. W starszym domu konieczna bywa też solidna termomodernizacja. Do wstępnych obliczeń wykorzystuje się schemat dla c.w.u.: dom jednorodzinny potrzebuje około 7 m² kolektorów. Aby doliczyć wsparcie ogrzewania, mnoży się tę wartość przez 2 i 2,5, co daje średnio od 14 do 17,5 m² powierzchni kolektorów.
Jak połączyć solary z kotłem, pompą ciepła lub ogrzewaniem elektrycznym?
W układzie hybrydowym kolektory słoneczne i kocioł gazowy lub olejowy zasilają wspólny bufor ciepła. Kocioł włącza się automatycznie, gdy instalacja solarna nie pokrywa zapotrzebowania. Trzeba jednak znaleźć miejsce na większy zbiornik, co przy starym stojącym kotle bywa kłopotliwe.
Kocioł pelletowy współpracuje według podobnego schematu. Sterownik wykrywa niedobór ciepła i uruchamia kocioł, aby doładować bufor. Dzięki temu spada zużycie paliwa, emisja CO2 i nakład pracy przy obsłudze urządzenia.
Pompa ciepła może współdzielić zasobnik z kolektorami. Wtedy latem i w okresach przejściowych pracuje krócej, co wydłuża jej żywotność. W drugim wariancie ciepło z kolektorów podgrzewa grunt wokół dolnego źródła, co poprawia efektywność pompy. Możliwe jest też ogrzewanie lodowe, wykorzystujące energię przemiany fazowej.
Ogrzewanie elektryczne również opiera się na buforze ciepła. Grzałka lub kocioł elektryczny uruchamia się w razie zwiększonego rozbioru wody albo niskiego nasłonecznienia. To proste połączenie, ale prąd pozostaje droższym nośnikiem energii niż gaz lub pellet.
Jak zadbać o sterowanie i zabezpieczenia?
W obiegu solarnym płyn solarny, czyli mieszanina glikolu, transportuje ciepło z kolektorów do zasobnika. Przydaje się gotowa grupa solarna, która łączy pompę obiegową, armaturę zabezpieczającą i inne elementy hydrauliczne. Nadmiar ciśnienia przejmuje naczynie wzbiorcze oraz zawór bezpieczeństwa.
Do poprawnej pracy instalacji solarnych niezbędne są również:
- regulator solarny,
- czujniki temperatury,
- armatura zabezpieczająca,
- izolowane rury miedziane.
Regulator solarny porównuje sygnały z czujników i decyduje, czy uruchomić pompę obiegu solarnego, czy raczej włączyć kocioł. Chroni też kolektory przed przegrzaniem i może sterować funkcją odśnieżania, jeśli ciepło z zasobnika zostanie skierowane z powrotem do kolektorów.
Regulator solarny decyduje, kiedy ciepło pochodzi z kolektorów, a kiedy z kotła – na podstawie sygnałów z czujników temperatury.
Rury miedziane należy prowadzić jak najkrótszą drogą od kolektorów do kotłowni i starannie izolować. Przejścia przez dach lub ocieplenie trzeba zabezpieczyć, aby ograniczyć straty ciepła.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Jak najprościej wpiąć kolektory do istniejącego zasobnika ciepłej wody?
Najprościej użyć zasobnika biwalentnego z dwiema wężownicami; dolna obsługuje kolektory, górna kocioł. Alternatywnie można przerobić obecny zbiornik, ale wtedy potrzebna będzie grzałka elektryczna.
Jaką pojemność powinien mieć zasobnik względem liczby domowników?
Zaleca się, by zbiornik mieścił 1,5–2 razy dzienne zużycie wody, przyjmując około 50 l na osobę. Dla trzech osób to minimum około 200 l, a dla czterech około 250 l.
Gdzie najlepiej montować kolektory słoneczne i jakie są optymalne kąty?
Kolektory montuje się na południowej połaci dachu, na gruncie lub elewacji z dobrym nasłonecznieniem i dostępem serwisowym. Dla kolektorów płaskich optymalny kąt to około 40° i odchylenie od południa do 15% (sic — 15°); rurowe wymagają min. 6 godzin słońca i latem 30°/zimą 60° ustawienia.
Czym różnią się kolektory płaskie od rurowych próżniowych przy montażu?
Płaskie zwykle montuje się na dachu pod kątem do 45° i są cięższe, więc trzeba sprawdzić nośność więźby. Rurowe można mocować na elewacji pionowo lub poziomo i muszą mieć co najmniej 6 godzin nasłonecznienia.
Ile powierzchni kolektorów potrzeba do podgrzewania c.w.u. i ile to kosztuje?
Dla typowej rodziny wystarcza 3–6 m² kolektorów, co może pokryć powyżej 60% rocznego zapotrzebowania, a inwestycja to zwykle 10–20 tys. zł z montażem. Do wspomagania ogrzewania potrzeba 7–15 m² i dużego zasobnika 800–1000 l.
Jak oszacować powierzchnię kolektorów regułą kciuka?
Na każde 10 m² ogrzewanej powierzchni przypada około 1 m² kolektora płaskiego lub 0,5 m² próżniowego. Zasobnik solarowy zwykle liczy się jako 50 l na 1 m² kolektora plus 50 l na osobę.
Jak połączyć kolektory z kotłem, pompą ciepła i ogrzewaniem elektrycznym?
W układach hybrydowych kolektory i kocioł zasilają wspólny bufor, a kocioł dołącza się przy niedoborze ciepła. Pompa ciepła może dzielić zasobnik lub korzystać z podgrzewanego gruntu, natomiast ogrzewanie elektryczne używa bufora i grzałki jako prostego dopełnienia.
Jakie elementy sterujące i zabezpieczające są niezbędne w instalacji solarnej?
Potrzebny jest regulator solarny, czujniki temperatury, armatura zabezpieczająca, izolowane rury miedziane oraz grupa solarna łącząca pompę z osprzętem. Naczynie wzbiorcze i zawór bezpieczeństwa chronią przed nadciśnieniem, a regulator decyduje o pracy pompy i kotła.
