Dobór kolektorów słonecznych w małej instalacji solarnej opiera się o wskaźniki i nomogramy. W zależności od zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową i ilości osób, możliwe jest dobranie odpowiedniej powierzchni kolektorów słonecznych i pojemności podgrzewacza ciepłej wody użytkowej. Te dwa podstawowe elementy instalacji solarnej w znaczącym stopniu odpowiadają za efekty pracy wyrażane m.in przez roczny stopień pokrycia potrzeb ciepła dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Podgrzewacze biwalentne umożliwiają współpracę instalacji solarnej i kotła. Ich dobór uwględnia zarówno potrzeby wody użytkowej, jak i powierzchnię kolektorów słonecznych.

1. Dobór kolektorów słonecznych w małej instalacji solarnej
 Dobór wymaganej powierzchni kolektorów słonecznych
 Jakiej pojemności powinien być podgrzewacz wody użytkowej?
 Wskaźniki doboru stosowane dla małych instalacji solarnych
Wydanie 1/2013
29.06.2013
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. 2
Instalacja solarna w domu jednorodzinnym
 Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową jest stosunkowo wyrównane
w ciągu roku i uniezależnione od pogody.
 Z tego względu kolektory
słoneczne w małych instalacjach
solarnej, są najczęściej
przeznaczone do podgrzewania
wody użytkowej.
 Budowa tego układów jest
najmniej złożona, a przez to –
najkorzystniejsza pod względem
kosztów inwestycji.

3. 3
Zakładane efekty pracy instalacji solarnej
 Instalacja solarna przeznaczona do podgrzewania ciepłej wody użytkowej
w domu jednorodzinnym jest dobierana z założeniem, że średnioroczne pokrycie
potrzeb ciepła wyniesie maksymalnie 60%. W okresie letnim, pokrycie potrzeb
ciepła może dochodzić do 100%, co oznacza częste wyłączanie głównego źródła
ciepła, którym najczęściej jest kocioł grzewczy.
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
100%
50%
0%
Stopieńpokryciapotrzeb(%)
60%
średniorocznie

4. 4
Potrzeby ciepła w porównaniu do możliwości
pracy kolektora słonecznego
 Podgrzanie 50 litrów wody od temperatury 10oC do 45oC, wymaga
dostarczenia około 2 kWh ciepła, co odpowiada ilości ciepła pozyskiwanego
ze spalenia około 0,22 m3 gazu ziemnego lub pracy 0,7 m2 absorbera kolektora
płaskiego w okresie letnim (zakłada się, że dzienny uzysk ciepła z kolektora
słonecznego pracującego w małej instalacji wynosi około 2,8÷3,2 kWh/m2)
50 litrów
2 kWh
0,7 m2
2 kWh

5. 5
Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową
w domu jednorodzinnym
 Aby wyznaczyć wymaganą powierzchnię kolektorów słonecznych, należy
najpierw oszacować zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej. W praktyce
standardowe potrzeby nie są wyższe niż 50 litrów dziennie na 1 osobę, co
oznacza że zapotrzebowanie ciepła wynosi wówczas do 2 kWh na osobę.
Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową (45oC)
Niskie
potrzeby
Standardowe
potrzeby
Wysokie
potrzeby
Ilość litrów na dzień i osobę
(dm3/os.  d)
20÷30 30÷50 50÷70
Ilość ciepła na dzień i osobę
(kWh/os.  d)
0,8÷1,2 1,2÷2,0 2,0÷2,8
 Dodatkowo można w uproszczeniu uznać, że straty ciepła w układzie
podgrzewania ciepłej wody użytkowej są równoznaczne potrzebom jednej
dodatkowej osoby. Dobór wymaganej powierzchni kolektorów słonecznych
powinien być więc odpowiednio zwiększony.

6. 6
Straty ciepła w układzie podgrzewania
ciepłej wody użytkowej
 W układzie podgrzewania wody użytkowej należy uwzględnić straty ciepła,
wśród których należy wyróżnić przede wszystkim:
straty ciepła (postojowe) podgrzewacza wody:
ok. 1,5÷2,0 kWh/dzień
straty w przewodach cyrkulacji (8h/dzień):
ok. 1,0÷2,0 kWh/dzień
 Szczególnie wpływ cyrkulacji ciepłej wody użytkowej może być znaczny na
zwiększenie potrzeb ciepła. Cyrkulacja zapewnia komfort użytkownikom poprzez
skrócenie czasu oczekiwania na ciepłą wodę po otwarciu kurka, ale praca pompy
cyrkulacyjnej i „podgrzewanie” przewodów cyrkulacji powoduje straty ciepła.
Są one zależne od długości przewodów, ich izolacji cieplnej i czasu pracy.

7. 7
Dodatkowe potrzeby ciepłej wody użytkowej
 Dodatkowe potrzeby wody użytkowej (poza potrzebami bytowymi mieszkańców)
mogą wynikać przede wszystkim, przy podłączeniu zmywarki i pralki do układu
ciepłej wody. Dzięki temu można obniżyć zużycie kosztownej energii elektrycznej
przez grzałkę wbudowaną w pralce czy też zmywarce.
Zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej
na każde z urządzeń (pralka lub zmywarka):
ok. 20 litrów/dzień
 Zmywarki i pralki z wyższego przedziału cenowego mogą pozwalać
na bezpośrednie podłączenie ciepłej wody użytkowej. W innym przypadku należy
wyposażyć urządzenie w dodatkowy moduł mieszający ( więcej w materiale
„Kolektory słoneczne we współpracy z… pralką, zmywarką”)

8. 8
Rzeczywiste potrzeby ciepła dla podgrzewania
ciepłej wody użytkowej
 Dla przykładowej 4-osobowej rodziny, gdzie całkowite zużycie ciepłej wody
użytkowej wynosi 200 litrów dziennie (45oC), z uwzględnieniem strat ciepła
(3 kWh/dzień), można szacować wymaganą ilość ciepła na:
200 dm3/dzień
8 kWh/dzień
3 kWh/dzień
11
kWh/dzień

9. 9
Dobór wymaganej powierzchni kolektorów
słonecznych
 Zakładając, że dzienny uzysk ciepła
kolektora słonecznego pracującego
w małej instalacji solarnej, wynosi
w letni dzień około 3 kWh/m2, można
zalecić zastosowanie minimum 3,7 m2
powierzchni absorbera
 Dla kolektorów płaskich o powierzchni
absorbera 2,3 m2 jak Vaillant VFK 145 V
będzie do bateria złożona z 2 kolektorów
o łącznej powierzchni absorberów 4,6 m2 1 m2
___________
3 kWh
FKOL MIN = 13/3 = 4,3 m2

10. 10
Dobór powierzchni kolektorów słonecznych
w zależności od ilości osób
1,0÷1,5
m2
 Mając na względzie maksymalny
możliwy do uzyskania efekt pracy
małej instalacji solarnej z zachowaniem
korzystnej ceny inwestycji, zalecać
można dobór kolektorów płaskich
według wskaźnika odniesionego na
1 osobę (50 litrów CWU dziennie)
 Niższe wskaźniki należy przyjmować dla niższych stopni pokrycia potrzeb
(rzędu 50% rocznie), z kolei wyższe wskaźniki dla wyższych stopni pokrycia,
które maksymalnie dla małej instalacji solarnej wynoszą do 60% rocznie.

11. 11
Dobór wymaganej pojemności podgrzewacza
ciepłej wody użytkowej
 Zalecane jest zwiększenie pojemności
podgrzewacza biwalentnego (2-wężownicowego)
1,2÷2,0 razy w stosunku do dziennego
zapotrzebowania wody. Zasadniczo zaleca się
przestrzeganie wskaźnika:
50 litrów na 1 m2
powierzchni absorbera
 Należy także uwzględniać wymaganą powierzchnię
wężownicy (dolnej „solarnej”), w celu zapewnienia
skutecznego odbioru ciepła z instalacji solarnej:
0,20 m2 wężownicy na 1 m2
powierzchni absorbera

12. 12
Nomogram doboru powierzchni kolektorów
słonecznych i pojemności podgrzewacza
 Dla doboru małych instalacji
solarnych można także
skorzystać z nomogramów, jak
np. dla kolektorów płaskich
Vaillant VFK.
 Przykładowo dla dziennych
potrzeb wody użytkowej 200
litrów, wskazane jest
zastosowanie około 5 m2
kolektorów (2 kolektory) oraz
podgrzewacza o pojemności
300 litrów.
Powierzchnia kolektorów, m2
0 2 4 6 8 10 12 14
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
750
675
600
525
450
375
300
225
150
75
Pojemnośćpodgrzewacza(dm3)
DziennezapotrzebowanieCWU(dm3/dzień)

13. 13
Instalacja solarna dla standardowych potrzeb
4-osobowej rodziny
 Dla przykładowej 4-osobowej rodziny, gdzie całkowite zużycie ciepłej wody
użytkowej wynosi 200 litrów dziennie (45oC), można zalecić zastosowanie
2 kolektorów płaskich wraz z podgrzewaczem biwalentnym 300 litrów
 Inne rozwiązanie stanowi zastosowanie kompaktowego kotła kondensacyjnego
z wbudowanym zasobnikiem warstwowym auroCOMPACT o pojemności
150 litrów. Tryb ładowania warstwowego pozwala zmniejszyć wskaźnik doboru
podgrzewacza „solarnego” z 50 do 30÷35 litrów na 1 m2 powierzchni absorbera.
auroCOMPACT

14. 14
Dobór dla niestandardowych warunków
zabudowy kolektorów słonecznych
 Standardowy dobór kolektorów słonecznych zakłada, że są one skierowane
w kierunku południowym z odchyleniem nie większym niż 45o oraz, że ich
nachylenie do poziomu mieści się w zakresie od 30 do 45o.
 Jeżeli warunki zabudowy kolektorów
słonecznych są nietypowe i ich ustawienie
względem kąta promieni słonecznych jest
mniej korzystne, należy uwzględnić ten
fakt w doborze poprzez przyjmowanie
odpowiednich współczynników
korekcyjnych.

15. Chłodzenie
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji