ogrzewamy.pl > Poradniki > Kolektory słoneczne > Ile uzyskamy ciepła z kolektorów słonecznych?

Ile uzyskamy ciepła z kolektorów słonecznych?

Przyjmuje się, że prawidłowo zaprojektowana instalacja kolektorów słonecznych dostarczy w ciągu roku 50-60% ciepła potrzebnego do ogrzewania wody użytkowej w domach jedno – i dwurodzinnych. Chociaż, jak pokazuje rzeczywistość ilość ciepła ze słońca może wynosić ponad 70%.

Symulacja komputerowa

Jak poszczególne czynniki wpływają na ilość ciepła uzyskiwaną z kolektorów można zobaczyć na przykładzie symulacji komputerowej przeprowadzonej dla 4-ro osobowej rodziny, gdzie zużycie ciepłej wody w ciągu doby wynosi 200 litrów. Instalacji składa się z dwóch kolektorów płaskich, ustawionych w kierunku południowym i pod kątem do poziomu 45 stopni. Woda ogrzewana jest w zbiorniku o pojemności 300 litrów.

W takiej instalacji kolektory słoneczne dostarczą w ciągu roku 61% ciepła potrzebnego do ogrzewania wody użytkowej.

Jeśli zużycie ciepłej wody w ciągu doby zmniejszy się do 100 litrów, wówczas kolektory dostarczą 74% ciepła potrzebnego do jej ogrzewania w ciągu roku. Zwiększając zużycie ciepłej wody do 300 litrów na dzień, stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepło wyniesie 51%, a przy 400 litrach – 43%. Czyli, jeśli zużycie ciepłej wody będzie większe od przyjętego na początku o 200 litrów, to kolektory dostarczą o 18% mniej ciepła w ciągu roku.

Z innej strony, jeśli kat pochylenia do poziomu, zamiast 45 stopni zmniejszymy do 30 stopni – wówczas kolektory dostarczą 60% ciepła. Jeśli pochylenie zwiększymy do 60 stopni – kolektory pokryją 59 % zapotrzebowania na ciepło. Jak wynika z symulacji, zmiana kąta pochylenia do poziomu o 30 stopni w małym stopniu wpływa na ilość ciepła jaką dostarczą kolektory.

Rzeczywista instalacja.

Symulacja komputerowa uwzględnia warunki klimatyczne w danym rejonie kraju, ale wyniki mogą różnić się od rzeczywistości. Pomiar skuteczności rzeczywistej i pracującej instalacji solarnej przeprowadził dr Jarosław Dąbrowski i opublikował wyniki w książce pt. Kolektory słoneczne do podgrzewania wody użytkowej. Efektywność i opłacalność inwestycji.

W domu jednorodzinnym niedaleko Wrocławia, w którym głównym źródłem ciepła do ogrzewania budynku i wody użytkowej jest kocioł na gaz płynny, zamontowano dwa płaskie kolektory słoneczne o łącznej powierzchni absorbera 5 m2. Kolektory pochylone są do poziomu pod kątem 42 stopni i skierowane z odchyleniem od kierunku południowego o 11 stopni w kierunku wschodnim.

Woda użytkowa ogrzewana jest w zbiorniku o pojemności 300 litrów, wyposażonym w dwie wężownice grzewcze. Przez górną wężownice kocioł ogrzewa wodę w około połowie pojemności zbiornika tj. 150 litrów ciepłej wody. Do dolnej wężownicy podłączone są kolektory, które ogrzewają całą jego objętość – 300 litrów ciepłej wody.

Pomiary prowadzono przez dwa lata. W roku 2002 kolektory dostarczyły 72% ciepła potrzebnego do ogrzania wody użytkowej. A, w 2003 stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepło wyniósł 76%. W jakim stopniu dla poszczególnych miesięcy 2002 i 2003 roku kolektory pokrywały zapotrzebowanie na ciepło pokazują wykresy poniżej.

Rok 2002:

Miesiąc Energia – kolektory
Energia – kocioł
SUMA
Stopień pokrycia – kolektory
[GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [%]
I 0,371 103,064 0,588 163,346 0,959 266,410 38,7
II 0,545 151,401 0,339 94,174 0,884 245,575 61,7
III 0,881 244,742 0,282 78,340 1,163 323,081 75,8
IV 1,010 280,578 0,123 34,169 1,133 314,747 89,1
V 1,164 323,359 0,010 2,778 1,174 326,137 99,1
VI 1,027 285,301 0,028 7,778 1,055 293,079 97,3
VII 1,002 278,356 0,036 10,001 1,038 288,356 96,5
VIII 1,062 295,024 0,028 7,778 1,090 302,802 97,4
IX 0,877 243,631 0,149 41,392 1,026 285,023 85,4
X 0,425 118,065 0,431 119,732 0,856 237,797 49,7
XI 0,309 85,840 0,538 149,456 0,847 235,297 36,4
XII 0,173 48,059 0,789 219,184 0,962 267,244 18,0
SUMA 8,846 2457,419 3,341 928,130 12,187 3385,549 72,6


Rok 2003:

Miesiąc Energia – kolektory
Energia – kocioł
SUMA
Stopień pokrycia – kolektory
[GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [%]
I 0,213 59,171 0,799 221,962 1,012 281,134 21,0
II 0,684 190,015 0,389 108,064 1,073 298,079 63,7
III 1,110 308,358 0,227 63,061 1,337 371,419 83,0
IV 1,182 328,360 0,112 31,114 1,294 359,473 91,3
V 1,249 346,972 0,036 10,001 1,285 356,973 97,2
VI 0,998 277,244 0,015 4,167 1,013 281,411 98,5
VII 1,005 279,189 0,039 10,834 1,044 290,023 96,3
VIII 1,207 335,305 0,005 1,389 1,212 336,694 99,6
IX 1,071 297,524 0,080 22,224 1,151 319,748 93,1
X 0,612 170,014 0,365 101,397 0,977 271,411 62,6
XI 0,428 118,898 0,455 126,399 0,883 245,297 48,5
XII 0,302 83,896 0,647 179,737 0,949 263,632 31,8
SUMA 10,061 2794,946 3,169 880,348 13,230 3675,294 76,0


Symulacja ESOP:

Miesiąc Energia – kolektory
Energia – kocioł
SUMA
Stopień pokrycia – kolektory
[GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [GJ] [kWh] [%]
I 60,4 207,0 267,4 22,6
II 98,3 150,0 248,3 39,6
III 171,0 113,0 284,0 60,2
IV 229,0 67,8 296,8 77,1
V 248,0 70,7 318,7 77,8
VI 252,0 71,2 323,2 78,0
VII 290,0 32,7 322,7 89,9
VIII 261,0 35,3 296,3 88,1
IX 221,0 45,7 266,7 82,8
X 164,0 87,6 251,6 65,2
XI 72,8 166,0 238,8 30,5
XII 39,9 219,0 258,9 15,4
SUMA
2107,4
1266,0
3373,4 62,5

 

Dla badanej instalacji kolektorów wykonano również symulację komputerową, w wyniku której kolektory powinny dostarczyć 62% ciepła potrzebnego do ogrzania wody użytkowej w ciągu roku. Jeśli porównamy ten wynik z rzeczywistymi pomiarami to okaże się że kolektory w rzeczywistości dostarczyły o 10% więcej ciepła niż zakładała symulacja komputerowa w 2002 roku i o 14% więcej w 2003 roku.

Przy projektowaniu instalacji solarnej trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników, które mogą wpływać na ilość pozyskiwanego ciepła ze słońca. Pomocne są tutaj programy komputerowe, które pozwalają zaprojektować optymalną instalację solarną i określić jakie oszczędności na kosztach ogrzewania uzyskamy dzięki kolektorom.

Przyjmuje się że kolektory mogą dostarczyć w ciągu roku 50-60% ciepła potrzebnego do ogrzania wody użytkowej. Jednak jak pokazuje rzeczywistość, ilość ciepła ze słońca może być jeszcze większa, bo nawet 76%.

Odpowiedź