Skuteczne wykorzystanie promieniowania słonecznego

Promienie słoneczne padające na kolektor zastają zamienione w ciepło i przekazane na krążący w nim nośnik (mieszankę glikolu propylenowego i wody). Za zamianę promieni słonecznych w ciepło oraz przekazanie go nośnikowi odpowiedzialna jest część kolektora zwana absorberem.
Podgrzany do odpowiedniej temperatury nośnik zostaje przetłoczony do wymiennika. Rolę wymiennika może spełniać wężownica podgrzewacza solarnego bądź też wymiennik zewnętrzny. Wymiennik przejmuje ciepło z płynu solarnego i przekazuje go wodzie użytkowej, przemysłowej lub basenowej – w zależności od przeznaczenia instalacji. Wychłodzony nośnik powraca do kolektora w celu ponownego podgrzania.
Instalacja solarna pracuje na zasadzie różnicy temperatur. Różnicowy regulator temperatur połączony jest z czujnikami temperatury w kolektorze, podgrzewaczu solarnym bądź wymienniku zewnętrznym (np. basenowym). Jeżeli różnica temperatur pomiędzy kolektorem a odbiornikiem ciepła wzrośnie powyżej 15°C regulator uruchamia pompę obiegu solarnego. Wymuszony obieg płynu w instalacji trwa do czasu kiedy w/w różnica temperatur obniży się do 3°C. Każda instalacja solarna zabezpieczona jest zarówno przed przegrzaniem jak i przyrostem ciśnienia. Rolę zabezpieczenia pełnią: nośnik ciepła (odporny na wysokie temperatury), naczynie przeponowe (przejmujące przyrost objętości nośnika) oraz zawór bezpieczeństwa.
Instalację solarną należy traktować jedynie jako wspomaganie konwencjonalnej instalacji grzewczej pracującej na potrzeby c.o., c.t. lub podgrzewu c.w.u. Przyjmuje się, że prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja solarna w budownictwie jednorodzinnym w polskich warunkach geograficznych jest w stanie pokryć do 60% rocznego zapotrzebowania na energię do podgrzewu c.w.u. W półroczu letnim jest to pokrycie w 90%, w półroczu zimowym 30%.
Oprócz wspomagania podgrzewu c.w.u. instalacje solarne mogą pracować na potrzeby wspomagania instalacji c.o. lub c.t. (np. podgrzewu wody basenowej).
Dobry kierunek to podstawa
Zaleca się, aby płyta kolektora słonecznego była ustawiona w kierunku południowym. Jest możliwe odchylenie od kierunku południowego na wschód lub zachód o kąt 1-45. Niedopuszczalne jest ustawienie kolektora w kierunku północnym. W przypadku dachu dwuspadowego skośnego, w którym kalenica usytuowana jest w kierunku południowym odpowiednio dobrane pole kolektorów należy podzielić na 2 mniejsze i zamontować na wschodniej i zachodniej połaci. Każde odchylenie od kierunku południowego wiąże się z obniżeniem sprawności instalacji związane z nieprawidłowym ukierunkowaniem kolektora.
Kierunek - S | Odchylenie [o] - 0 | Utrata sprawności [%] - 0
Kierunek - SE | Odchylenie [o] - 1-25 / 26-45 | Utrata sprawności [%] - 5 / 10
Kierunek - SW | Odchylenie [o] - 1-25 / 26-45 | Utrata sprawności [%] - 3 / 6
Kierunek - W/E | Odchylenie [o] - 90/90 | Utrata sprawności [%] - 25
Nachylenie równie ważne
Najwyższą sprawność wykorzystania promieniowania słonecznego osiągamy, gdy pada ono na kolektor pod kątem 90°. Teoretycznie podczas doboru odpowiedniej powierzchni kolektora należałoby uwzględnić obniżenie sprawności związane ze złym nachyleniem płyty. W praktyce system montażowy CosmoSUN umożliwia zmianę kąta nachylenia kolektora zarówno zamontowanego na powierzchni płaskiej jak i na dachu skośnym. Biorąc powyższe pod uwagę przy doborze powierzchni kolektora nie uwzględniamy w/w strat.
Uwzględniając całoroczne warunki panujące w Polsce, zaleca się nachylenie a=45°. Kąt ten uwzględnia zarówno wysoką pozycję słońca latem, jak i niską w zimie. W przypadku instalacji pracujących okresowo, kąt nachylenia kolektora należy dobrać indywidualnie. Znając średnią pozycję słońca w interesującym nas okresie pracy instalacji b, oraz fakt że promienie powinny padać na kolektor pod kątem 90°, można obliczyć optymalne nachylenie kolektora.