Podłączenie solarów do istniejącej instalacji – jak to zrobić?

Podłączenie solarów do istniejącej instalacji najczęściej wymaga montażu zasobnika biwalentnego, grupy solarnej oraz regulatora, które łączą obieg glikolowy z dotychczasowym kotłem. To zadanie można wykonać bez wymiany całego układu grzewczego, choć wszystko zależy od stanu obecnego podgrzewacza wody i rodzaju źródła ciepła. W dalszej części artykułu wyjaśniamy, jak dobrać poszczególne elementy i na co zwrócić uwagę przy podłączaniu.

Jak podłączyć kolektory słoneczne do istniejącej instalacji?

Podłączenie solarów do działającej już instalacji hydraulicznej opiera się na doprowadzeniu roztworu glikolu do wężownicy w zasobniku. Najwygodniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie urządzenia z dwiema wężownicami, czyli zasobnika biwalentnego. Dzięki temu jedna spirala przyjmuje ciepło z kolektorów, a druga pozostaje podłączona do istniejącego kotła gazowego, olejowego lub na paliwa stałe.

Jeśli dotychczasowy podgrzewacz ma jedną wężownicę, można go odłączyć od kotła i połączyć z obiegiem solarnym. Warunkiem jest pojemność co najmniej 200 l dla maksymalnie trzech domowników oraz pionowe ustawienie zbiornika z wężownicą w dolnej części. W praktyce często dokłada się wtedy grzałkę elektryczną, bo sama energia słoneczna nie pokryje całego zapotrzebowania.

Do sprawnego podłączenia solarów do istniejącej instalacji potrzebne są:

• kolektory słoneczne,
• zasobnik biwalentny lub dotychczasowy zbiornik w dobrym stanie,
• grupa solarna z pompą obiegową,
• regulator z czujnikami temperatury.

Zasobnik biwalentny

Zasobnik biwalentny ma dwie niezależne wężownice. Dolna odbiera ciepło z instalacji solarnej, a górna współpracuje z kotłem centralnego ogrzewania. Taki układ zapewnia właściwy rozkład temperatury w zbiorniku – cieplejsza woda gromadzi się wyżej, chłodniejsza pozostaje na dole, gdzie może dłużej pobierać energię z glikolu.

Wymiana standardowego podgrzewacza na model biwalentny jest droższa, lecz w okresach słabego nasłonecznienia domownicy nadal korzystają z ciepłej wody użytkowej za cenę porównywalną do dotychczasowej. Przy czterech osobach pojemność zbiornika nie powinna być mniejsza niż 250 l.

Schemat z grzałką elektryczną

Czasem podłączenie solarów do istniejącej instalacji kończy się na pozostawieniu obecnego zasobnika. Wtedy zamiast wymiany zbiornika montuje się grzałkę elektryczną na wypadek niedoboru energii słonecznej. Takie rozwiązanie jest proste i niedrogie, ale za ogrzewanie wody prądem płaci się wyraźnie więcej niż za ciepło z gazu lub węgla.

Dlatego sprawdza się ono głównie jako uzupełnienie w domach bez kotła grzewczego. Gdy stare urządzenie jest w złym stanie, korzystniejszy bywa zakup typowego zestawu solarnego z zasobnikiem biwalentnym i wykonanie fragmentu instalacji od nowa.

Jak dobrać liczbę kolektorów słonecznych i pojemność zbiornika?

Do przygotowania ciepłej wody użytkowej dla przeciętnej rodziny zwykle wystarczają dwa lub trzy kolektory o łącznej powierzchni od 3 do 6 m². Taki zestaw może pokryć około 60% rocznego zapotrzebowania na wodę o temperaturze 45°C, przy średnim zużyciu 50 l na osobę dziennie. W skali roku słońce grzeje w Polsce przyzwoicie od marca do października, a naprawdę intensywnie między czerwcem a wrześniem.

Jeśli instalacja ma dodatkowo wspomagać ogrzewanie pomieszczeń, powierzchnia kolektorów rośnie do 7–15 m², a zbiornik buforowy osiąga od 600 do 1000 l. Pojemność zasobnika do samej c.w.u. powinna odpowiadać 1,5–2-krotności przewidywanego dobowego zużycia wody.

Prosty przelicznik doboru zestawu solarnego wygląda następująco:

Warto pamiętać, że kolektory próżniowe bywają wydajniejsze, dlatego w regule szacunkowej dla ogrzewania przyjmuje się 0,5 m² ich powierzchni na każde 10 m² ogrzewanej powierzchni. W przypadku kolektorów płaskich jest to 1 m² na 10 m². Do tego dolicza się pojemność zasobnika wynoszącą 50 l na każdy metr kwadratowy kolektora oraz 50 l na osobę na potrzeby c.w.u.

Na typową instalację solarną do podgrzewania wody użytkowej trzeba przeznaczyć od 10 000 do 20 000 zł. Na kwotę składają się kolektory, zasobnik, grupa solarna, sterownik oraz montaż i uruchomienie.

Gdzie zamontować kolektory słoneczne?

Najlepszym miejscem dla płaskich i próżniowych kolektorów z rurką ciepła jest południowa połać dachu lub konstrukcja wsporcza ustawiona na gruncie. Optymalny kąt nachylenia względem ziemi wynosi około 40°. Jeśli odchylenie od kierunku południowego przekracza 15° na wschód lub zachód, powierzchnię absorberów warto nieco zwiększyć.

Kolektory rurowe próżniowe z bezpośrednim przepływem czynnika dają się mocować również pionowo albo poziomo na elewacji. Powinny mieć wtedy dostęp do słońca przez co najmniej sześć godzin dziennie. W niektórych modelach kąt absorbera można zmieniać z 30° latem do 60° zimą, choć automatyczne konstrukcje nadążne są na ogół zbyt drogie, aby się opłacały.

Wypełnione cieczą urządzenia sporo ważą. Przed montażem na dachu starszego domu trzeba sprawdzić jego wytrzymałość, a w razie wątpliwości wykonać dodatkową konstrukcję wsporczą. Niezależnie od lokalizacji należy zapewnić łatwy dostęp do przeglądów i ewentualnych napraw.

Jak połączyć solary z kotłem gazowym, pompą ciepła lub kotłem na pellet?

Kolektory słoneczne w typowych układach hybrydowych pokrywają całkowite zapotrzebowanie na ciepło budynku głównie latem, wczesną jesienią i późną wiosną. Zimą produkcja ciepła jest wyraźnie mniejsza, dlatego obieg solarny łączy się z buforem ciepła, do którego podłączone jest także inne źródło. Ważne, aby zbiornik miał odpowiednią objętość, a regulator sam decydował o włączeniu dogrzewania.

Kocioł gazowy lub olejowy

Współpraca z kotłem gazowym albo olejowym polega na zasilaniu wspólnego zasobnika przez dwa źródła ciepła. Regulator uruchamia kocioł wtedy, gdy kolektory nie dostarczają wystarczającej ilości energii do podgrzania wody. Ciepło z bufora jest następnie rozprowadzane do grzejników lub ogrzewania podłogowego.

Ograniczeniem bywa brak miejsca na duży magazyn ciepła, zwłaszcza przy starym stojącym kotle gazowym. Dlatego zanim zdecydujemy się na takie podłączenie, warto sprawdzić wymiary pomieszczenia technicznego i rozplanować miejsce na zbiornik buforowy.

Pompa ciepła

Połączenie solarów z pompą ciepła podnosi opłacalność całego układu, bo pompa nie musi pracować latem wyłącznie po to, aby przygotować ciepłą wodę użytkową. W pierwszym wariancie oba urządzenia zasilają wspólny zbiornik buforowy, a czas pracy pompy ulega skróceniu, co sprzyja też jej trwałości.

Drugi wariant polega na pośrednim podgrzewaniu dolnego źródła pompy ciepła. Nadwyżka ciepła z kolektorów trafia wtedy do gruntu wokół sondy, dzięki czemu można zaprojektować mniejsze dolne źródło i obniżyć koszt zakupu urządzenia. System solarny również zyskuje, bo oddanie nadmiaru energii obniża temperaturę absorbera i zwiększa wydajność obiegu glikolowego.

Kocioł na pellet lub ogrzewanie elektryczne

Z kotłem na pellet instalacja solarna łączy się podobnie jak z kotłem gazowym. Kocioł włącza się tylko wtedy, gdy słońce nie nadąża z podgrzewaniem zasobnika. Dzięki temu zmniejsza się nakład pracy przy obsłudze kotła, a zużycie paliwa i emisja spalin są niższe.

W układzie z ogrzewaniem elektrycznym bufor ciepła zasila grzałka elektryczna lub kocioł elektryczny. To rozwiązanie jest łatwe w montażu, ale energia elektryczna bywa droższa od paliw kopalnych, dlatego zwykle sprawdza się w dobrze zaizolowanych budynkach z umiarkowanym zapotrzebowaniem na ciepło.

Jakie błędy mogą wystąpić przy podłączeniu solarów?

Jednym z częstszych problemów jest przewymiarowanie instalacji. Nadmiar ciepła latem może doprowadzić do wrzenia płynu solarnego, wzrostu ciśnienia i jego szybszego niszczenia. Regulator solarny powinien wtedy wstrzymać odbiór ciepła, a zawór bezpieczeństwa zabezpiecza cały układ przed nadmiernym ciśnieniem.

Inna pomyłka to zbyt mały lub źle ustawiony zasobnik. Gdy zbiornik jest za duży, przy słabym nasłonecznieniu woda nie osiągnie wymaganej temperatury. Gdy jest za mały, przy intensywnym lecie szybko dochodzi do maksymalnej temperatury i energia z kolektorów przestaje być wykorzystywana.

W domach ze starą instalacją grzewczą wspomaganie ogrzewania bywa nieopłacalne bez wcześniejszej termomodernizacji. Kolektory najlepiej współpracują z niskotemperaturowymi odbiornikami, takimi jak ogrzewanie podłogowe. Przy tradycyjnych grzejnikach wymagających wyższej temperatury zasilania efektywność układu słonecznego wyraźnie spada.