Artykuł: Ciepło z dachu - kolektory słoneczne Fakro

Ciepło z dachu - kolektory słoneczne Fakro

Podczas planowania budowy domu bierzemy pod uwagę nie tylko nakłady jakie poniesiemy na jego wybudowanie, ale również koszty jego późniejszej eksploatacji. Z tego względu, już na etapie projektowania powinniśmy pomyśleć o wykorzystaniu w budynku naturalnych, odnawialnych źródeł energii. Jednym z łatwiejszych i coraz bardziej popularnych sposobów realizacji tego założenia jest wykorzystanie energii słonecznej poprzez montaż kolektorów słonecznych. System solarny FAKRO to innowacyjne rozwiązanie zespalanych z połacią dachu kolektorów słonecznych oraz pozostałych elementów instalacji, stanowiących zintegrowany zestaw do pozyskiwania energii ze słońca. Montaż kolektorów w połaci dachu, a nie jak to się często zdarza nad pokryciem lub obok budynku ma wiele zalet. Takie umieszczenie kolektorów zapewnia wykorzystanie niezagospodarowanej powierzchni dachu i idealnie komponuje się z bryłą budynku. Dodatkowo jeżeli projekt uwzględnia montaż okien dachowych FAKRO to dzięki zastosowaniu standardowych kołnierzy do okien FAKRO możliwe jest połączenie ich z kolektorami w idealnie wpasowujące się w konstrukcję dachu zespolenie. Wykorzystanie instalacji solarnej przyczynia się do znacznego ograniczenia zużycia energii do podgrzewu ciepłej wody użytkowej (do 60-70% w skali roku), czyli w efekcie do niższych rachunków miesięcznych za prąd, gaz lub olej opałowy.

Planowanie instalacji

Przy planowaniu instalacji solarnej bardzo ważny jest prawidłowy dobór ilości kolektorów. Właściwie dobrana powierzchnia kolektorów zapewnia prawidłową, skuteczną i bezawaryjną pracę całej instalacji. Optymalną powierzchnię kolektorów oblicza się przyjmując 1,5 m² powierzchni absorbera na osobę. Wielkość podgrzewacza do tak obliczonej ilości kolektorów dobieramy mnożąc ilość osób korzystających z wody przez średnie dobowe zużycie wynoszące 50 litrów na osobę. Otrzymaną wartość dobrze jest zwiększyć o ~50% w celu zabezpieczenia się przed mogącymi wystąpić wahaniami w rozbiorze ciepłej wody. Dla 4 osobowej rodziny optymalny absorber o powierzchni 6 m² współpracujący ze zbiornikiem o pojemności 300 litrów.

Kolektory słoneczne powinny być usytuowane na południowej połaci dachu. W praktyce nie zawsze jest to możliwe Dopuszcza się odchylenia o 45° w kierunkach wschodnim i zachodnim, co jednocześnie nieznacznie obniża wydajność - o około 10%. Duży wpływ w odbiorze promieniowania słonecznego odgrywa kąt nachylenia kolektora względem płaszczyzny poziomej. Najkorzystniejsze warunki odbioru energii słonecznej występują gdy promienie słoneczne padają prostopadle na szybę kolektora. Ze względu na zmiany kąta padania promieni słonecznych w zależności od pory dnia i roku zaleca się aby kolektory słoneczne były zamontowane w połaci dachu o kącie nachylenia 30°-60°. Padające na kolektor promienie słoneczne podnoszą  jego temperaturę. Po osiągnięciu przez kolektor odpowiednio wysokiej temperatury uruchomiony zostaje przepływ płynu w instalacji. Krążący płyn (najczęściej niezamarzający roztwór glikolu propylenowego) odbiera ciepło z kolektora i transportuje je do podgrzewacza, w którym ciepło oddawane jest wodzie użytkowej. W przypadku braku dostatecznej ilości promieniowania słonecznego, woda w podgrzewaczu musi zostać dogrzana dodatkowym źródłem ciepła (np. kotłem gazowym, grzałką elektryczną). Kolektory SKW można montować w zespoleniach z oknami dachowymi FAKRO w dowolnych konfiguracjach. Łatwe, szybkie i szczelne połączenie ich z połacią dachu zapewniają standardowe kołnierze do okien dachowych. Podstawowym kryterium decydującym o wyborze typu kołnierza jest zastosowany materiał pokrycia dachowego. Można skorzystać z kalkulatora doboru elementów instalacji solarnej, aby skonfigurować własny zestaw solarny dostosowany naszych potrzeb. 

Przykładowe zestawienia kolektorów z oknami.

Montaż kolektorów słonecznych

  • Kolektory montuje się bezpośrednio na łatach - bez ingerencji w konstrukcję dachu. 
  • W dolny profil ramy kolektora wsuwamy wsporniki montażowe. Boczne wsporniki montażowe są już umieszczone w dłuższych elementach ramy. Następnie demontujemy listwę górnej nakładki kolektora. 
  • Kolektor umieszczamy na łatach, opierając dolne wsporniki o łatę montażową, na której zamontowano okno. Długość łaty montażowej powinna odpowiadać sumie szerokości zespalanych kolektorów i okien wraz z zachowanymi pomiędzy nimi odległościami. 
  • Dosuwamy kolektory do okna dachowego na odległość odpowiednią dla zastosowanego zespolenia. Odległość między zespalanymi kolektorami i oknami odpowiada odległości między oknami w standardowych zespoleniach (wynosi od 8 do 10 cm). 
  • Przykręcamy dolne oraz boczne wsporniki montażowe. Boczne wsporniki montażowe można przesuwać wzdłuż profili kolektora, dopasowując je do każdego rozstawu łat.
  • Ustalamy kierunek przepływu czynnika roboczego w instalacji solarnej oraz przeprowadzamy przez dach przewody, którymi kolektory będą połączone ze zbiornikiem. Przejścia przewodów przez połać doszczelniamy np. wykonanymi z membrany dachowej kołnierzami.
  • Montujemy czujnik temperatury. Umieszczamy go w specjalnej osłonie położonej najbliżej króćca, którym gorący czynnik roboczy wypływa z kolektora w kierunku zbiornika.
  • Łączymy kolektory ze sobą, prowadząc przewód nad rynienką odwadniającą. Do wykonania połączeń pomiędzy podzespołami instalacji używa się izolowanych przewodów elastycznych ze stali nierdzewnej.
  • Po podłączeniu kolektorów i sprawdzeniu szczelności wykonanych połączeń montujemy listwę górnej nakładki kolektora.
  • Szczelne połączenie kolektorów z pokryciem i oknem dachowym rozpoczynamy od montażu dolnych elementów kołnierza. Półki dolnych elementów kołnierza należy przed ich przykręceniem do kolektora wyprostować.
  • Mocujemy boczne elementy kołnierza.
  • Przykręcamy profile kryjące dół i boki kolektorów.
  • Montujemy kaptur kolektora i górne elementy kołnierza.
  • Układamy pokrycie dachowe wokół kolektorów.

Elementy instalacji

Przewody SMK oraz SMBDo wykonania połączeń pomiędzy kolektorami służą elastyczne rury DN16 wykonane ze stali nierdzewnej osłonięte izolacją 13x22 odporną na UV i zakończone mosiężnymi nakrętkami ¾” o długościach 0,21, 0,33, 1,8, 2,5 lub 2,7 m. Przewody do wykonania połączeń pomiędzy kolektorami a zbiornikiem mają 5, 10, 15, 20 lub 25 m długości.

Zbiorniki SBW o pojemnościach 200, 300 lub 400 litrów służą do podgrzewania wody użytkowej ciepłem z kolektorów słonecznych i ciepłem z kotła CO. Wyposażone są w dwie wężownice. Dolna wężownica przeznaczona jest dla kolektora słonecznego, a górna dla kotła CO. Zbiorniki SBW wykonane są z wysokogatunkowej stali. Ochrona przed korozyjnym oddziaływaniem gorącej wody oraz bakteriami zapewniona jest poprzez powłokę z emalii ceramicznej. Dodatkowo zasobnik zabezpieczony jest przed korozją anodą magnezową, a wydajne wężownice szybko i równomierne podgrzewają wodę. Zbiorniki izolowane są warstwą pianki poliuretanowej, natomiast od zewnątrz posiadają płaszcz z ekologicznej skóry.

Grupa pompowa SCB wymusza obieg płynu solarnego w instalacji umożliwiając efektywne przekazywanie wodzie użytkowej ciepła słonecznego pozyskiwanego przez kolektory. Grupa pompowa wyposażona jest standardowo w cztery czujniki temperatury, pompę solarną, separator powietrza, przepływomierz, zawór zwrotny, zawór bezpieczeństwa z manometrem, termometry oraz w króćce umożliwiające łatwe napełnienie instalacji płynem solarnym.

Naczynie przeponowe SBV. Czynnik przenoszący ciepło w instalacji solarnej, czyli płyn niezamarzający będący mieszaniną glikolu propylenowego, wody i inhibitorów korozji, poddany jest dużym wahaniom temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie jego objętość, dlatego jednym z najważniejszych elementów zabezpieczających instalację jest naczynie przeponowe. Kompensuje ono wzrost objętości glikolu, związany ze zmianami jego temperatury. Przykładowo w przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnej w instalacji solarnej – wrzenie glikolu, przejmuje ciecz wypartą przez parę z kolektorów. Dostępne w wariantach 18, 24, 35 i 50 litrów.

Ochrona przed przegrzewaniem

Częste przegrzewanie płynu solarnego w kolektorach, występujące w przypadku braku odbioru ciepłej wody w słoneczne dni, prowadzi do jego szybkiej degradacji i w rezultacie skutkuje koniecznością jego wymiany. Wymiana taka to oczywiście dodatkowe koszty. Do sytuacji takiej może dochodzić najczęściej podczas naszego wyjazdu na wakacje. Aby zabezpieczyć instalację przed tym zjawiskiem sterownik w produktach FAKRO, wyposażony został w funkcje pozwalające zapobiegać temu zjawisku.   

Ochrona przed przegrzewaniem kolektorów: instalacja solarna nagrzewa wodę w zbiorniku do określonej przez użytkownika temperatury (zwykle 45-50⁰C) po czym obieg płynu zostaje zatrzymany. Gdy funkcja ochrony jest włączona, to po przekroczeniu na kolektorach temperatury 110⁰C, pomimo faktu że woda w zbiorniku jest już nagrzana do nastawionej przez użytkownika temperatury, obieg zostaje ponownie uruchomiony i trwa do momentu obniżenia temperatury na kolektorach poniżej 100⁰C lub po podgrzania wody w zbiorniku do temperatury równej maksymalnej dopuszczalnej temperatury powyżej której funkcja ta zostanie dezaktywowana. 

Chłodzenie nocne: funkcja ta pozwala, dzięki załączeniu pompy obiegowej w nocy, ochłodzić wodę w zbiorniku, symulując normalne zużycie. Dzięki temu kolejnego dnia jest ona w stanie znowu przyjmować ciepło z kolektorów. Funkcja ta działa od północy do ochłodzenia wody w zbiorniku do nastawionej "temperatury wyłączenia chłodzenia", lub do przekroczenia przedziału czasowego w którym funkcja ta jest aktywna. 

Funkcja urlopowa: opcja umożliwiająca wyłączenie dodatkowych urządzeń grzewczych podłączonych do sterownika w aktywnym przedziale czasowym zadeklarowanym przez użytkownika. Dodatkowo funkcja urlopowa powoduje włączenie opcji chłodzenia nocnego zabezpieczenia przed przegrzaniem kolektorów. Aktywna opcja urlopowa sygnalizowana jest poprzez wyświetlanie ekranu URLOP na przemian z schematem układu na głównym ekranie sterownika.

Czytaj także