Podłączenie solarów do istniejącej instalacji – jak to zrobić?

Podłączenie solarów do istniejącej instalacji grzewczej najczęściej polega na montażu zasobnika biwalentnego lub wykorzystaniu dotychczasowego podgrzewacza z dodatkową wężownicą i grzałką elektryczną. Dzięki temu kocioł pracuje krócej, a latem ciepła woda może pochodzić wyłącznie z energii słonecznej. W dalszej części artykułu znajdziesz konkretne informacje o doborze i montażu.

Kiedy warto podłączyć solary do istniejącej instalacji?

Montaż kolektorów często bywa pomijany na etapie budowy, bo końcowe wydatki pochłaniają większość budżetu. Decyzja o dołożeniu źródła solarnego pojawia się później, głównie wtedy, gdy domownicy chcą obniżyć rachunki i uniknąć codziennej obsługi kotła na paliwo stałe w lecie. Całkowity koszt typowej instalacji solarnej wynosi 10–20 tys. zł, dlatego część inwestorów korzysta z dotacji na odnawialne źródła energii.

W naszym klimacie największe zyski z energii słonecznej przypadają na miesiące od marca do października, a najintensywniejsze nasłonecznienie występuje od czerwca do września. Sezon grzewczy trwa natomiast od października do kwietnia. Z tego powodu solary podłącza się najczęściej do przygotowania ciepłej wody użytkowej, a nie do zasilania grzejników.

Wspomaganie centralnego ogrzewania za pomocą kolektorów wymaga instalacji niskotemperaturowej, najlepiej ogrzewania podłogowego. W istniejącym domu konieczna byłaby gruntowna termomodernizacja, co podnosi koszty. Jeżeli stara instalacja ciepłej wody i tak kwalifikuje się do wymiany, lepiej od razu wykonać nowy zestaw solarny z zasobnikiem biwalentnym.

Jak dobrać kolektory i zasobnik do istniejącej instalacji?

Podstawą doboru jest dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę. Przeciętnie jedna osoba zużywa 50 l wody o temperaturze 45°C na dzień. Pojemność zasobnika powinna być od 1,5 do 2 razy większa niż przewidywane zużycie dobowe. Dla instalacji wspomagającej ogrzewanie bufor ciepła dobiera się odrębnie.

Pole kolektorów o powierzchni od 3 do 6 m² pozwala osiągnąć około 60% rocznego pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową.

Jak dobrać wielkość instalacji dla ciepłej wody?

Do podgrzewania wyłącznie ciepłej wody użytkowej w przeciętnym domu zwykle wystarczą dwa lub trzy kolektory. Mała instalacja o powierzchni 3–6 m² pokrywa około 60% rocznego zapotrzebowania. Poniższa tabela podaje orientacyjny dobór zestawu w zależności od liczby mieszkańców.

Dla czteroosobowej rodziny zasobnik nie powinien być mniejszy niż 250 l. W większych domach pojemność rośnie wraz z liczbą punktów poboru wody. Gdy solary mają wspomagać centralne ogrzewanie, pole kolektorów zwiększa się zwykle do 7–15 m², a zbiornik buforowy powinien mieć od 800 do 1000 l.

Jaki zasobnik wybrać – biwalentny czy z grzałką elektryczną?

Istniejący zbiornik można wykorzystać, jeżeli ma co najmniej 200 l pojemności, jest ustawiony pionowo, a wężownica znajduje się w dolnej części. W takim wariancie odłącza się go od kotła i łączy jego wężownicę z obiegiem solarnym wypełnionym glikolem. Do podgrzewania wody w słoneczne dni nie potrzeba wtedy dodatkowego kotła.

Warto jednak zamontować grzałkę elektryczną, która zadziała w okresach długotrwałego zachmurzenia. Trzeba liczyć się z tym, że energia elektryczna jest droższa niż ciepło z gazu czy węgla. Dlatego częściej rekomenduje się zasobnik biwalentny z dwiema wężownicami – dolną zasilaną z kolektorów i górną podłączoną do istniejącego kotła.

Zasobnik biwalentny zapewnia też korzystny rozkład temperatury wody. Cieplejsza warstwa utrzymuje się w górnej części zbiornika, a chłodniejsza przy dnie, co umożliwia dłuższe odbieranie ciepła z instalacji solarnej przy słabszym nasłonecznieniu. Taki układ działa płynnie, bo automatyka uruchamia kocioł dopiero po wychłodzeniu górnej strefy.

Gdzie zamontować kolektory słoneczne?

Kolektory płaskie i próżniowe najlepiej skierować na południe pod kątem około 40° do powierzchni ziemi. Jeżeli odchylenie od kierunku południowego wynosi więcej niż 15°, powierzchnię absorberów trzeba nieco zwiększyć. Kolektory rurowe z bezpośrednim przepływem czynnika można też mocować pionowo lub poziomo na elewacji, o ile słońce dociera do nich przez co najmniej 6 godzin dziennie.

Wypełnione cieczą kolektory są ciężkie, więc przed montażem na starszym dachu trzeba sprawdzić jego wytrzymałość. W razie wątpliwości stosuje się konstrukcję wsporczą na gruncie lub na płaskim dachu. Niezależnie od miejsca montażu, dostęp do urządzeń powinien umożliwiać przegląd i ewentualną naprawę.

Jak połączyć instalację solarną z obecnym źródłem ciepła?

Kolektory słoneczne w układzie hybrydowym mogą pokryć całkowite zapotrzebowanie budynku na ciepło głównie latem, późną wiosną i wczesną jesienią. Zimą oraz w okresach przejściowych ciepło musi pochodzić z drugiego źródła. Połączenie polega zwykle na współdzieleniu wspólnego magazynu ciepła, do którego trafia energia z solarów i z kotła lub pompy ciepła.

Jak połączyć solary z kotłem gazowym lub olejowym?

Kocioł gazowy lub olejowy podłącza się do górnej wężownicy zasobnika biwalentnego. Dolna wężownica odbiera ciepło z kolektorów słonecznych. Regulator solarny uruchamia pompę obiegu glikolowego, gdy kolektory są cieplejsze od wody w zbiorniku, a kocioł włącza się dopiero wtedy, gdy energia słoneczna nie wystarcza.

Ograniczeniem bywa brak miejsca na odpowiednio duży zbiornik buforowy, zwłaszcza przy starym stojącym kotle gazowym. W takiej sytuacji zwykle rezygnuje się ze wspomagania centralnego ogrzewania i podłącza solary tylko do ciepłej wody użytkowej. Dzięki temu modernizacja jest prostsza i tańsza.

Jak połączyć solary z pompą ciepła?

Kolektory i pompa ciepła mogą pracować w dwóch wariantach. W pierwszym oba źródła ładują wspólny zasobnik ciepła. Dzięki temu pompa nie musi samodzielnie przygotowywać ciepłej wody latem, co skraca czas jej pracy i podnosi trwałość urządzenia.

W wariancie pośrednim ciepło z kolektorów podgrzewa dolne źródło pompy, na przykład grunt wokół sondy. Zmniejsza to wymaganą głębokość odwiertów i koszt dolnego źródła, a jednocześnie podnosi efektywność całego układu. Nadmiar ciepła oddawany do gruntu obniża temperaturę pracy kolektorów i zwiększa ich wydajność.

Mniej popularnym, choć obiecującym sposobem jest ogrzewanie lodowe wykorzystujące energię przemiany fazowej wody. Takie układy wymagają dokładnego projektu, ale pozwalają połączyć kolektory, pompę ciepła i magazyn energii w spójny obieg termodynamiczny.

Jak połączyć solary z kotłem na pellet?

Schemat współpracy z kotłem biomasowym jest zbliżony do połączenia z kotłem gazowym. Oba źródła zasilają jeden lub kilka zasobników ciepła, a kocioł pelletowy doładowuje bufor tylko wtedy, gdy instalacja solarna nie pokrywa zapotrzebowania. Automatyka ogranicza obsługę kotła oraz emisję spalin, co jest szczególnie odczuwalne latem.

Jak połączyć solary z ogrzewaniem elektrycznym?

W domach bez kotła grzewczego wodę dogrzewa się grzałką elektryczną zamontowaną w zasobniku lub elektrycznym kotłem. To rozwiązanie jest proste w montażu, ale eksploatacja bywa droższa niż dogrzewanie gazem czy pelletem. Grzałka pełni więc głównie funkcję szczytową i awaryjną.

Regulator uruchamia grzałkę dopiero po wyczerpaniu ciepła zgromadzonego w zbiorniku. W ten sposób instalacja solarna pracuje jak najdłużej, a domownicy mają stały dostęp do ciepłej wody bez konieczności ręcznego sterowania.

Jak wykonać modernizację istniejącej instalacji krok po kroku?

Modernizację dobrze jest podzielić na kilka uporządkowanych etapów. Pozwala to uniknąć przeróbek po napełnieniu instalacji i ułatwia kontrolę szczelności:

1. sprawdzenie stanu istniejącego zasobnika, wężownic i armatury,
2. obliczenie zużycia ciepłej wody i dobór liczby kolektorów,
3. wybór miejsca montażu – dach, fasada lub konstrukcja wolnostojąca,
4. poprowadzenie izolowanych rur miedzianych z glikolem do kotłowni,
5. montaż grupy pompowej, naczyń wzbiorczych oraz zaworu bezpieczeństwa,
6. podłączenie regulatora i czujników temperatury, napełnienie obiegu oraz odpowietrzenie instalacji.

Przejścia rur przez ocieplenie dachu trzeba starannie uszczelnić, aby ciepło nie uciekało na poddasze. Pompa obiegowa wymusza przepływ roztworu glikolu między kolektorami a zasobnikiem, a naczynie wzbiorcze przejmuje zmiany objętości cieczy pod wpływem temperatury. Zawór bezpieczeństwa zabezpiecza układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.

Regulator solarny decyduje o pracy pomp na podstawie sygnałów z czujników umieszczonych w kolektorze i zasobniku. Gdy temperatura kolektorów jest wyższa od wody w zbiorniku, uruchamia obieg glikolowy. Po osiągnięciu zadanej temperatury wstrzymuje pompę i w razie potrzeby włącza drugie źródło ciepła.

Jak uniknąć błędów przy doborze instalacji hybrydowej?

Najczęstszym błędem jest przewymiarowanie pola kolektorów lub zbiornika buforowego. Zbyt duża instalacja latem wytwarza więcej ciepła, niż dom może odebrać, i dochodzi do wrzenia roztworu glikolu. W efekcie wzrasta ciśnienie, tworzą się ubytki, a roztwór szybciej traci właściwości ochronne.

Zbyt mały zasobnik również marnuje energię, bo woda szybko osiąga temperaturę maksymalną i regulator wstrzymuje dalszy odbiór ciepła. Przy wstępnym doborze pomocna może być prosta reguła: na każde 10 m² ogrzewanej powierzchni przyjmuje się około 1 m² kolektorów płaskich lub 0,5 m² kolektorów próżniowych. Pojemność bufora powinna wynosić 50 l na każdy 1 m² kolektora oraz dodatkowe 50 l na osobę na potrzeby ciepłej wody użytkowej.

Typowa instalacja hybrydowa wyposażona jest w 10–15 m² kolektorów i zasobnik o pojemności 600–1000 l. To wartości orientacyjne, bo każdy budynek wymaga indywidualnej analizy architektury, izolacji i lokalizacji. Przed podjęciem decyzji warto skonsultować dobór ze specjalistyczną firmą lub działem technicznym producenta kolektorów.