logo  

Strona poświęcona technicznym aspektom instalacji

solarnych i nie tylko

 

Wspomaganie ogrzewania kolektorami słonecznymi - prawda czy mit!

 

 

 

W dobie lawinowo postępujących cen energii, usilnie poszukujemy form jej oszczędzania. Jednym ze sposobów oszczędzania jest montaż kolektorów słonecznych.
Wśród naszego społeczeństwa jest wiele mitów na temat opłacalności takiego przedsięwzięcia, jak montaż instalacji solarnej. Wiele osób twierdzi, że założenie kolektorów to nie opłacalna inwestycja a zwrot kosztów poniesionych na ich montaż zostanie osiągnięty dopiero po zużyciu instalacji solarnej.

Najwięcej kontrowersji budzi zastosowanie instalacji solarnej do wspomagania ogrzewania budynków mieszkalnych. Kontrowersje te biorą się z bardzo dużej niewiedzy jak taka instalacja powinna być zbudowana oraz jak prawidłowo dobrać wymaganą ilość kolektorów do zapotrzebowania na energię cieplną w dogrzewanym budynku.
Obecnie, w naszym kraju zakłada się najwięcej instalacji solarnych do ciepłej wody użytkowej i te instalacje przynoszą w mniejszym lub większym stopniu wymierne oszczędności swoim użytkownikom. Natomiast zakładane instalacje do dogrzewania pomieszczeń w przeważającej ilości są instalacjami w których bardzo trudno oszacować realny stopień oszczędności. Dzieje się to dla tego, że zużycie energii przed założeniem takiej instalacji nie była oszacowana i nie było wiadomo ile ciepła faktycznie zużył budynek. Natomiast po jej założeniu również nie było wiadomo ile ciepła zostało dostarczone do instalacji centralnego ogrzewania. Do tego dochodzi bardzo często wadliwy projekt takiej instalacji. Wady projektowania biorą się z dużej niewiedzy firm sprzedających kolektory słoneczne oraz niewiedzy firm montujących instalacje solarne.
Aby skutecznie dogrzewać pomieszczenia w okresie zimowym trzeba zastosować kolektory próżniowe, jednak nie bez znaczenia jest jakość oraz zasada działania zastosowanych kolektorów. W Polskich warunkach klimatycznych najlepsze wyniki dają kolektory o bezpośrednim przepływie ( low flow ), natomiast kolektory oparte o zasadę działania cieplej rurki ( heat pipe ) dają najgorsze wyniki ze względu na wady konstrukcyjne i uproszczenia jak najbardziej słuszne dla ciepłych stref klimatycznych do których jednak Polska nie należy.
Aby przedstawić w miarę rzetelną symulacje oszczędności dla domu jednorodzinnego wyposażonego w instalację kolektorów słonecznych służących do dogrzewania autor zmuszony był do zastosowania takiej instalacji we własnym domu.

 

Przed zamontowaniem instalacji solarnej do dogrzewania, przez cały poprzedni sezon grzewczy wykonywane były pomiary zużycia energii cieplnej na potrzeby centralnego ogrzewania i cieplej wody użytkowej. Sam obiekt to budynek jednorodzinny o powierzchni 130m2 wykonany z gazobetonu (25cm) ocieplony styropianem (15cm)  o dwóch kondygnacjach (parter + poddasze) zamieszkały przez 5 osób. Zasobnik do ciepłej wody jest o pojemności 2x300l i nie stanowi on bufora ciepła w instalacji centralnego ogrzewania a tylko do ciepłej wody.
Przed założeniem kolektorów, sezon grzewczy na przełomie roku 2009/2010 rozpoczął się 7 października 2009r a skończył 15 maja 2010r. W tym czasie na potrzeby centralnego ogrzewania i cieplej wody trzeba było zużyć 40,12GJ ciepła.
Natomiast w następnym sezonie grzewczym, gdzie kolektory już były, czyli przełom roku 2010 i 2011 zamknął się bilansem 25,01GJ wyprodukowanej energii. Tu należy nadmienić, że montaż instalacji solarnej został podzielony na dwa etapy. Najpierw zostało zamontowanych 6 kolektorów próżniowych i one dogrzewały instalacje centralnego ogrzewania i cieplej wody do 1 stycznia 2011r a następnie zostało dołożonych następnych 6 kolektorów co w sumie dało 144 rury próżniowe o przepływie bezpośrednim. Sezon grzewczy rozpoczął się 29 października 2010r a skończył się 12 kwietnia 2011r. Sezon grzewczy w tym rozumieniu to taki w którym budynek jest ogrzewany konwencjonalnym paliwem jakim jest w tym przypadku gaz. Już ze wstępnego zestawienia widać, że przy instalacji solarnej (choć nie w pełnym rozmiarze) zaoszczędzono 15,11GJ na gazie w sezonie grzewczym. Inaczej przedstawiając wynik to oszczędność jest na poziomie 38% na ogrzewaniu i cieplej wodzie w sezonie zimowym. Poza sezonem grzewczym oszczędności wynikające z posiadania takiej instalacji solarnej wynoszą 100% na ciepłej wodzie.
Przedstawiając zużycie ciepła w skali roku w rozbiciu na poszczególne składniki w odniesieniu do cen przed zamontowaniem instalacji solarnej:
- 2667zł rocznie na potrzeby centralnego ogrzewania
- 1244zł na potrzeby cieplej wody (duże zużycie)
- 380zł na potrzeby pralki i zmywarki
Do obliczeń przyjmuje się 20 letni okres pracy instalacji solarnej oraz roczny wzrost ceny gazu na poziomie 8%.
W tabeli ujęto rozkład kosztów na przestrzeni 20 lat

lata

Ogrzewanie (zł )

Ciepła woda (zł )

Pralka i zmywarka
( zł)

Razem (zł )

1

2667

1244

380

4291

2

2881

1343

410

4634

3

3111

1451

443

4897

4

3359

1567

478

5411

5

3629

1692

517

5838

6

3919

1828

558

6305

7

4233

1974

603

6837

8

4571

2132

651

7354

9

4937

2302

703

7942

10

5332

2487

759

8578

11

5759

2686

820

9265

12

6219

2900

886

10005

13

6717

3133

894

10744

14

7254

3382

965

12165

15

8461

3654

1042

12531

16

9139

3946

1120

13328

17

9870

4262

1134

14535

18

10659

4602

1225

15697

19

11512

4971

1323

16575

20

12433

5368

1428

17899

razem

124574

56930

13339

194843zł

Po przeprowadzonej symulacji wyraźnie widać, że przez okres 20 lat koszt ogrzania tego domu będzie na poziomie 194.843zł. Instalacja solarna przyniesie oszczędności w okresie 20 letnim:
Koszty ogrzewania  dają zimą oszczędność na poziomie 47.338zł.
Koszty ogrzewania ciepłej wody dają zimą oszczędności na poziomie 10.817zł
Kosztu ogrzewania cieplej wody latem oszczędności na poziomie 28.468zł
Koszty ogrzewania pralki i zmywarki latem to oszczędność na poziomie 6.669 zł
Co w sumie daje oszczędność w kwocie 93292 zł. Koszt założenia instalacji solarnej wyniósł 35000zł. Po odjęciu kosztów instalacji solarnej czysty zysk będzie na poziomie 58.292 zł co daje oszczędności ok. 30%
Należy również zauważyć, że wielkość tej instalacji w sezonie letnim powoduje bardzo dużą nadprodukcję ciepła, dochodząc do paradoksalnej sytuacji gdzie przez większą część lata ciepło jest wytracane w gruncie i bezpowrotnie marnowane.
Gdyby istniał w miarę tani sposób gromadzenia ciepła latem , to ilością wyprodukowanej energii w tym okresie swobodnie można było by ogrzewać dom zimą o czym zapewniają pomiary ciepła.
 Na obecnym etapie rozwoju taką instalację najbardziej sensownie jest wykorzystać w obiekcie posiadającym basen kąpielowy. Wszystkie nadwyżki ciepła obecnie marnowane można było by przekierować do jego ogrzewania, podnosząc stopień wykorzystania instalacji do poziomu pełnej możliwości instalacji solarnej. Również budowanie takich instalacji ma jak największe zastosowanie w obiektach turystycznych wykorzystywanych latem, gdzie istnieje duża potrzeba wyprodukowania ciepłej wody na użytek przebywających turystów a po skończonym sezonie letnim ciepło kierowane jest do instalacji centralnego ogrzewania.
W tym miejscu należy zadać sobie pytanie czy warto zakładać tak dużą instalację w budynku jednorodzinnym. Otóż w moim przekonaniu jeżeli sobie odpowiemy na pytanie jak w miarę sensownie zagospodarować nadwyżki ciepła latem to bezsprzecznie tak. Natomiast jeżeli nie jesteśmy w stanie zagospodarować tych nadwyżek to prócz wyraźnych korzyści zimą, lato przysporzy nam niepotrzebnych strat. Można również zadać pytanie czy z tego powodu nie należy zmniejszyć ilość kolektorów. Zmniejszenie ilości kolektorów w takiej instalacji zaprzeczy sensowi istnienia dogrzewania przez nie, więc zastosowanie mniejszej ilości nie ma sensu w przypadku dogrzewania. Przysporzy  to więcej kłopotów latem niż korzyści zimą.
W rozmowie z wieloma osobami na temat prezentowanych oszczędności opinia jednych była, że nie warto instalować kolektorów słonecznych, natomiast równie duża grupa osób twierdziła, że jednak warto prócz przedstawionych korzyści finansowych to istnieją  inne, nie mniej ważne jak wygoda i ekologia. Natomiast ja ze swej strony nie będę oceniał sensu budowania instalacji solarnej, pozostawiając Państwu ocenę na podstawie przytoczonej kalkulacji.

 

powrót