Temat najlepszego ustawienia kolektorów w dalszym ciągu jest marginalizowany przez instalatorów oraz projektantów.

Wielu wychodzi z założenia, że jeżeli tylko dom ma połać dachu skierowaną na południe pod kątem 20–40o, to z pewnością ustawienie będzie odpowiednie – niezależnie od przeznaczenia instalacji słonecznej.

Na wstępie należałoby się zastanowić, czy coś takiego, jak uniwersalny kąt pochylenia kolektora w ogóle istnieje? Panuje przekonanie, że najlepszym ustawieniem jest to, przy którym rocznie dociera do kolektora najwięcej energii. Niestety rozkład roczny energii słonecznej docierającej do Ziemi jest bardzo nierównomierny. Innymi słowy, istnieją bardzo duże różnice w ilości energii, jaka dociera do Ziemi w poszczególnych miesiącach, porach roku.

jak optymalnie istawić kolektory słoneczneJeżeli instalacja jest całoroczna, celem optymalizacji ustawienia kolektorów powinno być niwelowanie różnic w energii, jaka dociera do nich w okresie całego roku. Samo zwiększanie sumy rocznej energii w wielu przypadkach mija się z celem. Przy tak dużych dysproporcjach w energii, jaką otrzymuje Ziemia w poszczególnych okresach, efektywne wykorzystanie energii przez kolektory słoneczne może nastąpić jedynie, gdy uda nam się zwiększyć ilość pozyskiwanej energii w okresie zimowym, nawet kosztem strat w okresie letnim. Pytanie, jakie się nasuwa, to w jakim stopniu jesteśmy w stanie zwiększać lub zmniejszać energię słoneczną docierającą do kolektora w stosunku do energii docierającej do powierzchni horyzontalnej w poszczególnych porach roku? Jeżeli stosunek energii padającej na m2 pochylonego kolektora do energii padającej na m2 powierzchni horyzontalnej (nie pochyłej) nazwiemy współczynnikiem „f”, to celem optymalnego ustawienia kolektora będzie maksymalne zwiększenie tego współczynnika w okresie pracy instalacji.

Mimo iż większości z nas wydaje się, że słońce wstaje na wschodzie i zachodzi na zachodzie, nie jest to do końca prawdą. Jedynie dwa razy w roku możemy obserwować wschód słońca dokładnie na wschodzie, a zachód na zachodzie. W pozostałych dniach mamy do czynienia ze wschodem słońca od północnego wschodu aż po południowy wschód. To samo dotyczy zachodu.

Typ instalacji słonecznej a pochylenie kolektora

Z przedstawionej powyżej analizy wynika, że ustawiając kolektor pod odpowiednim kątem, możemy znacznie zwiększać ilość docierającej do niego energii w okresie zimowym. Z drugiej strony ustawiając kolektory pod optymalnym kątem dla okresu zimowego, tracimy znaczne ilości energii w okresie letnim. Z tych zależności jasno wynika, że przy wyborze kąta, pod jakim zamontujemy kolektor, musimy wziąć po uwagę okres pracy instalacji.

1. Jeżeli instalacja będzie podgrzewać ciepłą wodę użytkową lub basen tylko w sezonie letnim, najlepiej ustawić kolektory pod kątem w przedziale 0-20o. Zysk energii będzie znikomy, ale w lecie przynajmniej nie nastąpi jej spadek.

2. Jeżeli instalacja solarna planowana jest do całorocznego podgrzewania c.w.u., optymalnym ustawieniem jest zakres kątów 55-65o. Zyskujemy znacznie zwiększenie ilości energii docierającej do kolektora w zimie, także sporo więcej mamy wiosną i jesienią. W lecie następuje nieznaczny spadek energii docierającej do kolektora, który bez problemu jest kompensowany o wiele większym nasłonecznieniem w tym okresie.

3. Jeżeli instalacja oprócz c.w.u. ma także wspomagać centralne ogrzewanie, jedynym sensownym ustawianiem jest pochylenie kolektorów pod kątem75-85o. Przy takim ustawieniu mamy maksymalny zysk energii w okresie zimowym, czyli w czasie, gdy potrzebujemy najwięcej energii. Z uwagi na to, że dla okresu letniego przy takim ustawieniu ograniczamy ilość docierającej do kolektorów energii, nie narażamy instalacji na długie okresy stagnacji. Natomiast znacznie przewymiarowana instalacja projektowana do wspomagania c.o. w zupełności poradzi sobie z podgrzewaniem wody jedynie na potrzeby ciepłej wody użytkowej w okresie letnim.

Bogdan Szymański

Cały artykuł – GLOBEnergia 3/2009