Ogrzewanie solarne – jak ogrzać dom kolektorem?

Szukając metod na obniżenie kosztów utrzymania domu, inwestorzy często pod uwagę biorą mniej lub bardziej szalone pomysły i idee. Nierzadko zapalają się do nich bez uprzedniego sprawdzenia, czy rzeczywiście mają one sens. Taką szaloną ideą, moim zdaniem, jest między innymi ogrzewanie solarne.

O ile energia słoneczna całkiem nieźle nadaje się do przygotowania ciepłej wody użytkowej w ciepłym półroczu, o tyle wykorzystanie jej do ogrzewania budynku jest już znacznie, znacznie trudniejsze. A niemal niemożliwe jest używanie do tego celu kolektorów słonecznych, co najczęściej ludziom kojarzy się z hasłem ogrzewania solarnego.

Kolektor słoneczny produkuje ciepło tak naprawdę tylko latem, ewentualnie w okresie przejściowym. Zimą ilość energii promieniowania słonecznego jest zbyt mała, by kolektor mógł produkować ciepło. Oczywiście będzie on energię słoneczną pochłaniać, ale również tracić ciepło do zimnego powietrza atmosferycznego. Średnie natężenie promieniowania słonecznego w listopadzie i grudniu w południe nie przekracza ok. 200 W/m².

Ale załóżmy przez chwilę, że jest to możliwe. Co byłoby do tego celu potrzebne?

Solar thermal tubes (front)

Ilość energii promieniowania słonecznego w lutym docierającego średnio dziennie do 1 m² powierzchni przeszklenia kolektora wynosi ok. 1,5 kWh. Jednocześnie, przy największych mrozach, zapotrzebowanie na moc grzewczą dla metra kwadratowego powierzchni budynku jest rzędu 30-50 W (w przypadku domu pasywnego – nie więcej, niż 10 W). A zatem dla niespecjalnie energooszczędnego budynku potrzebującego 50 W/m² do ogrzewania, w ciągu doby należałoby na każdy 1 m² powierzchni ogrzewalnej dostarczyć 1,2 kWh. A zatem prawie tyle, ile dociera średnio do 1 m² kolektora przez cały dzień. Czyli dla domu o powierzchni 100 m² trzeba byłoby zbudować układ ogrzewania solarnego z kolektorami o powierzchni absorbera 80 m². Nawet na dachu domu parterowego nie da się takiej ilości kolektorów zabudować, chyba, że dom będzie mieć dach płaski lub jednospadowy.

To oczywiście przy założeniu, że kolektor zamieni energię słoneczną na ciepło i dostarczy je do domowej instalacji ogrzewczej ze stuprocentową sprawnością, co jest oczywiście nierealne. W lutym kolektory będą bowiem przykryte śniegiem, przez co nie pozyskają w ogóle energii słonecznej. Oczywiście niektóre kolektory roztapiają śnieg, który na nie spadnie, ale jest to efekt sporych strat ciepła do otoczenia, które trzeba minimalizować.

Ogrzewanie solarne w domu pasywnym

Budynki pasywne znaczną część energii potrzebnej do ogrzania domu pozyskują właśnie z energii słonecznej. Tyle tylko, że ona dociera do domu przez olbrzymie przeszklenia w południowej elewacji.

Jest to o tyle istotne, że budynek jest znacznie lepiej izolowany, niż absorber kolektora słonecznego. Ciepło pochłaniane jest przez wnętrze budynku, w szczególności przez elementy wykonane z materiałów o dużej zdolności do akumulacji ciepła. I ciepło jest przechowywane w temperaturze niemal równej temperaturze wnętrza budynku.

Aby kolektor mógł posłużyć do ogrzewania budynku, musi dostarczyć czynnik grzewczy o temperaturze wyższej, niż temperatura we wnętrzu domu. Przykładowo, jeśli ma krążyć w instalacji ogrzewania podłogowego, musi mieć temperaturę rzędu co najmniej 30-35°C. Konieczność ogrzania czynnika w kolektorze do tej temperatury zwiększa straty ciepła, które byłyby mniejsze, gdyby pobierać z kolektora czynnik o temperaturze 20°C. Tyle tylko, że wtedy ten czynnik nie mógłby oddać tego ciepła do wnętrza budynku.

Pewnym rozwiązaniem tego problemu jest tak zwany kolektor powietrzny. On musi podgrzać powietrze o ledwie kilka stopni, by efektywnie dostarczyć ciepło do pomieszczenia.

passive solar heater1

Przedstawiony na powyższym rozwiązaniu kolektor powietrzny jest znacznie bardziej zaawansowany. Po pierwsze, posiada trzy reflektory, które zwiększają ilość energii słonecznej pochłanianej przez absorber. Co więcej, dolny reflektor mógłby służyć również jako ruchoma izolacja cieplna, która byłaby zamykana na noc aby zminimalizować straty ciepła. Co więcej, puszki, z których wykonano absorber kolektora, wypełnione są piaskiem i są w stanie zakumulować pewną ilość ciepła, przesuwając nieco w czasie oddawanie ciepła do pokoju.

Tego typu kolektorami można zasłonić całą południową ścianę. A nawet wystawić je kawałek dalej, by zmagazynować jeszcze więcej energii. Uważam, że w praktyce ogrzewanie solarne można zorganizować tylko właśnie w ten sposób. Chyba, że w miejsce zwyczajnej ściany wstawimy olbrzymie przeszklenia lub ścianę Trombe’a.

A jeśli chcesz poczytać wrażenia osoby, która swój dom dogrzewa kolektorami, zajrzyj tutaj.

Opublikował 15.12.2010 mgr inż. Krzysztof Lis i oznaczył hasłami , , ,

2 komentarze do artykułu “Ogrzewanie solarne – jak ogrzać dom kolektorem?”

  1. energię z kolektorów można wykorzystywać do celów grzewczych, jednakże wymaga to budowy akumulatorów ciepła, które gromadziłyby ciepło uzyskane z kolektorów w okresie letnim i przejściowym, a oddawałyby je w okresie zimowym. Najtańszym i możliwym do zaakceptowania przez inwestorów indywidualnych byłyby akumulatory żwirowo-wodne. http://eko-solar.com.pl/113/105/Eko-Solar-Panumtech–Akumulator-zwirowo-wodny/

  2. Mam właśnie w ten sposób wspomagać C.O. Oraz małym wiatraczkiem 3KW.Akurat w okresie jesienno zimowym bardziej wieje.:)
    Czy warto kupować drogie solary? Przecież samemu można zbudować taniej! Będzie nam potrzebny rurka alu plex do ogrzewania podłogowego blacha falista , lub trapezowa ,pompka C.O. 25W termostat lub czujnik temp. podłączony pod pompke glikol zbiorniczek wyrównawczy szybę oraz czarna farbę wszystko przepuszczone przez boiler z wężownicą.
    Właśnie myślałem o wentylacji i kolektor powietrzny jest prostrzy do wykonania . Wystarczy czarna rura pcv pod szybą w skrzynce . Przepływające powietrze idzie przez rurki kture się nagrzewają. Potrzebny wiatraczek. Chyba takie rozwiązanie jest lepsze niż GWC. Gdyby politykom zalerzało by ludziom było lepiej to promowali by naukę budowy takich urządzeń już w szkole podstawowej. Technologia znana od tysięcy lat @

Pozostaw komentarz

Subscribe without commenting