Oferowane dzisiaj kolektory słoneczne pozwalają na ich zamontowanie niemal w każdym dostępnym miejscu. Aby maksymalnie wykorzystywać energię ze słońca, kolektory powinny być ustawione w kierunku południowym i pochylone do poziomu pod kątem ok. 30-45 stopni. Nawet przy wyraźnych odstępstwach od optymalnego ustawienia (południowy-wschód do południowego-zachodu, nachylenie 25-70 stopni), uzyski ciepła będą nieznacznie mniejsze od optymalnych.
Bardziej płaskie pochylenie kolektorów jest korzystniejsze jeśli nie można ich ustawić na południe. Należy jednak unikać pochylenia mniejszego od 20 stopni ponieważ zwiększa się wówczas zanieczyszczenie szyby kolektora co może ograniczać dostęp promieni słonecznych do absorbera. Na przykład, przy orientacji kolektorów 45 stopni na wschód lub zachód, o pochyleniu 30 stopni do poziomu, uzyski ciepła wyniosą ok. 95% uzysków jakie byśmy otrzymali przy optymalnym ustawieniu kolektorów, czyli będą tylko 5% mniejsze od maksymalnych.
A – kolektory zamontowane na dachu lub wbudowane w połać dachu, ustawienie pionowe kolektorów
B- na dachu lub wbudowane w połać dachu, ustawienie poziome
C – kolektory położone bezpośrednio na powierzchni płaskiej
D – montaż kolektorów na dachu płaskim za pomocą konstrukcji wsporczej
E – montaż na gruncie za pomocą konstrukcji wsporczej
F – na ścianie budynku, montaż pionowy
G – na ścianie budynku, pochylenie do poziomu za pocą odpowiedniej konstrukcji montażowej
Różne możliwości montażu 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%.
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. Wykonał również symulacje, jak wpływa pochylenie kolektorów do poziomu i ich skierowanie w stronę świata na ilość uzyskiwanego ciepła dla konkretnej instalacji w domu jednorodzinnym.
Wykres: skierowanie – stopień pokrycia
| Kierunek | Skierowanie | Energia – kolektory | Energia – kocioł | Stopień pokrycia – kolektory |
|---|---|---|---|---|
| — | [kWh] | [kWh] | [%] | |
| zachód | 90° | 1742,900 | 1565,900 | 52,7 |
| 80° | 1829,400 | 1489,400 | 55.1 | |
| 70° | 1909,400 | 1424,500 | 57,3 | |
| 60° | 1974,400 | 1369,100 | 59,1 | |
| 50° | 2025,100 | 1324,000 | 60,5 | |
| 40° | 2067,200 | 1288,900 | 61,6 | |
| 30° | 2103,300 | 1256,600 | 62,6 | |
| 20° | 2122,200 | 1241,200 | 63,1 | |
| 10° | 2132,200 | 1237,500 | 63,3 | |
| południe | 0° | 2127,900 | 1243,900 | 63.1 |
| -10° | 2102,900 | 1266,500 | 62,4 | |
| -20° | 2082,600 | 1285,200 | 61,8 | |
| -30° | 2033,700 | 1331,200 | 60,4 | |
| -40° | 1985,300 | 1372,000 | 59,1 | |
| -50° | 1927,100 | 1422,900 | 57,5 | |
| -60° | 1858,500 | 1486,600 | 55,6 | |
| -70° | 1777,200 | 1550,200 | 53,4 | |
| -80° | 1684,500 | 1629,400 | 50,8 | |
| wschód | -90 | 1583,800 | 1720,500 | 47,9 |
| Stały kąt pochylenia kolektorów do płaszczyzny poziomej: 45 stopni | ||||
Wykres: pochylenie – stopień pokrycia
| Kąt pochylenia | Energia – kolektory | Energia – kocioł | Stopień pokrycia – kolektory |
|---|---|---|---|
| [kWh] | [kWh] | [%] | |
| 0° | 1732,010 | 1591,000 | 52,1 |
| 10° | 1893,200 | 1450,900 | 56,6 |
| 20° | 2010,900 | 1349,300 | 59,8 |
| 30° | 2087,600 | 1282,100 | 62,0 |
| 40° | 2110,400 | 1261,000 | 62,6 |
| 45° | 2127,900 | 1243,900 | 63,1 |
| 50° | 2107,800 | 1260,400 | 62,6 |
| 60° | 2076,400 | 1276,800 | 61,9 |
| 70° | 1961,700 | 1370,600 | 58,9 |
| 80° | 1790,700 | 1511,000 | 54,2 |
| 90° | 1555,600 | 1704,000 | 47,7 |
| Stałe skierowanie kolektorów w kierunku południowym – odchylenie od południowego 0 stopni | |||
Jeśli kolektory będą ustawione na południe, to dostarczą w ciągu roku 63,1% ciepła potrzebnego do ogrzania wody użytkowej. Najwięcej ciepła z kolektorów uzyskać można przy ich odchyleniu od kierunku południowego o 10 stopni w kierunku zachodnim. Kolektory dostarczą wówczas 63,3% potrzebnego ciepła. Kolektory ustawione na zachód dostarczą w ciągu roku 52,7%. Najmniej ciepła dostarczą kolektory skierowane na wschód, bo 47,9%.
Jeśli ustawimy kolektory na południe i będziemy zmieniać tylko ich kąt pochylenia do poziomu… Najwięcej ciepła uzyskano z kolektorów pochylonych pod kątem 45 stopni – 63,1%. Przy kącie pochylenia kolektorów 20 stopni ilość dostarczonego przez nie ciepła będzie na poziomie 59,8%. Jeśli zostaną ustawione pod kątem 60 stopni – 61,9%.
Jak wynika z przeprowadzonej symulacji, kąt pochylenia do poziomu między 30 a 60 stopni w minimalnym stopniu wpływa na ilość pozyskiwanego ciepła ze słońca. W stosunku do maksymalnych, ilość dostarczonego ciepła może być mniejsza od optymalnej maksymalnie o 1,2%.
Natomiast skierowanie kolektorów o 40 stopni w kierunku zachodnim i o 20% w kierunku wschodnim spowoduje minimalnie mniejsze uzyski ciepła od ustawienia na południe, maksymalnie o 1,7%.
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. Coraz bardziej powszechne mechanizmy finansowe promujące tego rodzaju inwestycje sprawiają, że popularność kolektorów będzie szybko wzrastać – bo każdy dzisiaj szuka oszczędności a jeśli przy tym można wspomóc środowisko naturalne…, same korzyści.
