Podłączenie solarów do istniejącej instalacji – jak to zrobić?

Dołączenie solarów do istniejącej instalacji grzewczej polega najczęściej na montażu kolektorów słonecznych, które przez dolną wężownicę podgrzewają wodę w zasobniku biwalentnym, a dotychczasowy kocioł pełni funkcję dogrzewania. Takie połączenie ogranicza zużycie paliwa w miesiącach od marca do października i poprawia komfort ciepłej wody użytkowej. Poniżej przedstawiamy najważniejsze elementy podłączenia oraz praktyczne wskazówki doboru urządzeń.

Jak ocenić istniejącą instalację przed podłączeniem solarów?

W wielu domach budowanych kilka lat temu nie przygotowano miejsca na kolektory słoneczne, dlatego dołączenie ich do sprawnego układu grzewczego wymaga chwili analizy. Najpierw warto sprawdzić, jakim kotłem ogrzewasz budynek i czy masz już zasobnik ciepłej wody użytkowej. Jeśli dom jest ogrzewany kotłem na paliwo stałe, solary pozwalają latem zrezygnować z codziennej obsługi paleniska, bo przejmują podgrzewanie wody.

Kolektory najlepiej sprawdzają się przy podgrzewaniu ciepłej wody użytkowej. W polskim klimacie ich wydajność jest największa od marca do października, a bardzo intensywna od czerwca do września. Sezon grzewczy trwa natomiast od października do kwietnia, więc instalacja solarna rzadko bywa jedynym źródłem ciepła do ogrzewania domu.

Zanim kupisz zestaw, oceń stan posiadanego zbiornika i sposób poprowadzenia rur. W niektórych przypadkach wystarczy rozbudowa obecnego układu, a w innych lepiej wymienić zasobnik na większy lub biwalentny.

Jak sprawdzić kocioł i obecny zasobnik?

Jeśli w kotłowni stoi pionowy zasobnik o pojemności co najmniej 200 l dla maksymalnie trzech osób, można go często wykorzystać do współpracy z solarami. Ważne jest, aby wężownica znajdowała się w dolnej części zbiornika, bo to przez nią będzie oddawane ciepło z instalacji solarnej. W takiej sytuacji do zbiornika warto też dodać grzałkę elektryczną jako awaryjne źródło dogrzewania, ale z powodu wysokich cen energii elektrycznej lepszym wyborem bywa wymiana na zasobnik biwalentny z dwiema wężownicami.

Jakie elementy trzeba dobrać?

Do połączenia kolektorów z istniejącym kotłem potrzebne są:

• kolektory słoneczne płaskie lub próżniowe,
• zasobnik biwalentny albo obecny zbiornik z dolną wężownicą,
• grupa solarna z pompą obiegową i zespołem pompowym,
• naczynie wzbiorcze, zawór bezpieczeństwa i armatura zabezpieczająca,
• regulator solarny z czujnikami temperatury,
• dwie miedziane rury z izolacją do transportu płynu solarnego.

Jeśli zasobnik ma dwie wężownice, dolną przeznacza się dla kolektorów, a górną podłącza się do istniejącego kotła grzewczego.

Kiedy lepiej wykonać instalację solarną od nowa?

Jeżeli obecna instalacja ciepłej wody użytkowej wymaga generalnego remontu, docinanie do niej kolektorów nie ma większego sensu. Warto wtedy kupić gotowy zestaw solarny z zasobnikiem biwalentnym i poprowadzić nowe orurowanie. Unikniesz w ten sposób łączenia nowych urządzeń ze zużytymi rurkami i zaworami.

Wyraźnym wyjątkiem jest dom ogrzewany wyłącznie energią elektryczną, w którym nie ma kotła mogącego podłączyć się do zbiornika. Wtedy zasobnik biwalentny nie jest konieczny, a wodę dogrzewa grzałka elektryczna. Trzeba jednak pamiętać, że prąd jest z reguły droższy od ciepła wytwarzanego z gazu, pelletu czy węgla.

Jak zamontować kolektory na dachu i elewacji?

Kolektory płaskie i próżniowe z rurką ciepła najlepiej ustawiać przodem na południe, zachowując kąt nachylenia zbliżony do 40 stopni do poziomu. Jeśli odchylenie od kierunku południowego przekroczy 15 stopni na wschód lub zachód, powierzchnia kolektorów powinna być nieco większa, aby zrekompensować gorsze warunki pracy.

Kolektory płaskie i próżniowe z rurką ciepła najlepiej kierować na południe i ustawiać pod kątem około 40 stopni do ziemi. Odchylenie powyżej 15 stopni na wschód lub zachód wymaga powiększenia powierzchni.

Jak zamontować na dachu skośnym i płaskim?

Typowym miejscem montażu jest połać dachu skierowana na południe. Gdy dach jest zbyt płaski, kolektory umieszcza się na konstrukcji wsporczej ustawionej na dachu lub gruncie. Takie wsporniki muszą być odporne na podmuchy wiatru i dobrze przymocowane do podłoża.

Wypełnione płynem solarnym kolektory sporo ważą, dlatego przed montażem trzeba sprawdzić nośność dachu. Dotyczy to zwłaszcza domów starszych o kilkadziesiąt lat. Jeśli masz wątpliwości co do wytrzymałości, zamów dodatkową kontrolę konstrukcji albo ustaw solary na niezależnym stelażu.

Jak zamontować na elewacji lub gruncie?

Kolektory rurowe próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego mogą wisieć pionowo lub poziomo na elewacji budynku. Powinny mieć przy tym co najmniej 6 godzin nasłonecznienia dziennie. W ich absorberach płaskich często można zmieniać kąt ustawienia – latem na około 30 stopni, a zimą na 60 stopni. Automatyczne konstrukcje poruszane siłownikami nie są z reguły opłacalne i sprawdzają się rzadko.

Jak połączyć solary z istniejącym źródłem ciepła?

W zbiorniku biwalentnym ciepła woda użytkowa jest podgrzewana przez kolektory przez dolną wężownicę, a przez górną wężownicę dogrzewa ją kocioł centralnego ogrzewania. Regulator solarny porównuje wskazania z czujników temperatury i uruchamia pompę obiegu solarnego, gdy kolektory są cieplejsze od wody w zbiorniku. Gdy energii słonecznej brakuje, regulator przełącza dogrzewanie na istniejący kocioł.

Zadaniem regulatora jest także ochrona kolektorów przed nadmiernym wzrostem temperatury. W razie potrzeby potrafi on włączyć przepływ ciepłego płynu solarnego ze zbiornika, by stopić śnieg zalegający na kolektorze. Warto, aby sterownik solarny był kompatybilny z regulatorem obecnego kotła, zwłaszcza jeśli pochodzą od jednego producenta.

Jak wygląda współpraca z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe?

Taki układ hybrydowy polega na tym, że kocioł włącza się automatycznie dopiero wtedy, gdy solary nie oddają wystarczającej ilości ciepła. Wspólnym punktem jest magazyn ciepła, do którego trafia energia z obu źródeł i z którego woda jest rozprowadzana do grzejników lub ogrzewania powierzchniowego. Ograniczeniem może być brak miejsca na duży bufor, co zdarza się przy starych stojących kotłach gazowych.

Jak wygląda współpraca z pompą ciepła?

W pierwszym wariancie kolektory i pompa ciepła ładują wspólny zbiornik buforowy. Dzięki temu pompa ciepła nie musi pracować latem tylko po to, by przygotować ciepłą wodę użytkową. Skraca się jej czas pracy, rośnie żywotność urządzenia i poprawia ogólny bilans energetyczny domu.

Drugi wariant to tak zwane wsparcie pośrednie. Ciepło z solarów oddawane jest do gruntu wokół sondy dolnego źródła pompy ciepła. To podnosi temperaturę dolnego źródła i poprawia sprawność całej pompy ciepła. Mniej znanym sposobem jest też ogrzewanie lodowe, wykorzystujące energię przemiany fazowej wody, ale wymaga ono specjalnego projektu instalacji.

Jak wygląda współpraca z kotłem na pellet?

Kocioł pelletowy lub biomasowy może pracować w takim samym układzie buforowym jak kocioł gazowy. Obie instalacje zasilają zbiornik ciepła, a jednostka sterująca uruchamia kocioł dopiero po spadku temperatury w buforze. Dzięki temu zmniejsza się zużycie pelletu, nakład pracy na obsługę kotła oraz emisja dwutlenku węgla i innych produktów spalania.

Jak dobrać wielkość instalacji do liczby domowników?

Przyjmuje się, że jedna osoba zużywa dziennie około 50 l ciepłej wody o temperaturze 45°C. Pojemność zasobnika powinna wynosić od półtora do dwóch razy więcej niż przewidywane dobowe zużycie. Dla rodziny czteroosobowej oznacza to zbiornik o pojemności minimum 250 l.

Dla czteroosobowej rodziny zbiornik ciepłej wody nie powinien mieć mniej niż 250 l. Przeciętne zużycie to 50 l wody o temperaturze 45°C na osobę dziennie.

W praktyce dobór wygląda najczęściej tak:

Dla samego podgrzewania ciepłej wody użytkowej wystarcza zwykle powierzchnia kolektorów od 3 do 6 m2, co pozwala osiągnąć około 60 procent rocznego pokrycia zapotrzebowania. Jeśli instalacja ma dodatkowo wspomagać ogrzewanie domu, potrzebne jest od 7 do 15 m2 kolektorów i zasobnik buforowy o objętości 800–1000 l.

Z pomocniczej reguły wynika, że na każde 10 m2 ogrzewanej powierzchni przypada około 1 m2 kolektora płaskiego lub 0,5 m2 kolektora próżniowego. Pojemność bufora dobiera się wtedy jako 50 l na każdy metr kwadratowy kolektora płaskiego oraz 50 l na osobę. Przeciętna instalacja hybrydowa ma zwykle 10–15 m2 kolektorów i zbiornik ciepła o pojemności 600–1000 l.