Schemat instalacji solarnej z podgrzewaczem wody z jedną wężownicą
To jeden z najprostszych schematów instalacji wykorzystujący jako zasobnik ciepła podgrzewacz pojemnościowy z jedną wężownicą i alternatywnym źródłem ciepła w postaci grzałki elektrycznej.
Instalacja taka sterowana jest regulatorem i dwoma czujnikami temperatury; pierwszym zamocowanym w kolektorze dachowym, drugim w zasobniku ciepłej wody. Jeśli różnica temperatur pomiędzy czujnikami wzrasta powyżej nastawy na regulatorze (zwykle 15C) – regulator załącza pompę solarną wymuszając krążenie glikolu pomiędzy kolektorem i zasobnikiem. Woda w zasobniku ogrzewa się odbierając ciepło do momentu, aż osiągnie nastawę maksymalną ustawioną na termostacie zbiornika (fabrycznie 60C). W tym momencie regulator wyłącza pompę, pompa zostanie tez wyłączona jeśli różnica temperatur pomiędzy kolektorem i zasobnikiem spadnie poniżej nastawy minimum (np. 4C). Przy braku nasłonecznienia, (noc, zachmurzenie) i spadku temperatury w zasobniku poniżej nastawy minimalnej na termostacie – załącza się grzałka elektryczna.
Schemat z zasobnikiem biwalentnym
Zasobnik ciepła biwalentny posiada dwie wężownice; dolną – podłączona do obiegu kolektora dachowego i górną, podłączona do osobnego źródła ciepła (np. kocioł na paliwo stałe, kocioł gazowy, kocioł olejowy). W okresie letnim, gdy ilość energii słonecznej pokrywa w 100% zapotrzebowanie ciepła na przygotowanie c.w.u. kocioł jest wyłączony. Ewentualne niedobory mocy (okres nocny, silne zachmurzenie) pokrywane są grzałka elektryczną w zasobniku. W okresie wiosennym i zimowym kolektor dachowy pełni rolę podgrzewu wstępnego wody w zasobniku, podnosząc jej temperaturę do około 35-40C. Dalsze podgrzewanie wody realizuje kocioł c.o., dlatego w zasobniku umieszcza się dwa czujniki temperatury. Dolny w strefie wężownicy dolnej i górny podpięty do sterownika kotła c.o.
Schemat instalacji z zasobnikiem monowalentnym i wymiennikiem ciepła.
Schemat powyższy stosowany jest zwykle przy modernizacji źródła c.w.u. poprzez podpięcie do instalacji solarnej. Zastosowanie w starej instalacji zasobnika z jedną wężownicą podłączonego do kotła c.o. wyklucza możliwość podpięcia do obiegu kolektora, chyba, że obieg kolektora dachowego zostanie podłączony w sposób pośredni, za pomocą wymiennika ciepła. W takim przypadku oba obiegi (glikolowy i wody użytkowej) są rozdzielone, zasobnik pracuje też na niższych parametrach co zmniejsza niebezpieczeństwo szoków termicznych na wężownicy. W okresie letnim gdy zyski ciepła od kolektora są wystarczające dla zapewnienia w 100% mocy na podgrzanie wody, kocioł jest wyłączony. Przy przekroczeniu różnicy temperatur pomiędzy kolektorem dachowym, a czujnikiem w dolnej części zasobnika powyżej nastawy na sterowniku, zastaje załączona pompa solarna i pompa w obiegu wody użytkowej, która wymusza krążenie wody w zasobniku. Zasobnik ładowany jest ciepłem uzyskanym w wymienniku, do momentu osiągnięcia temperatury max. na termostacie. Jeśli w tym czasie wystąpi pobór wody ciepłej, to woda podgrzewana jest bezpośrednio w sposób przepływowy z pominięciem zasobnika. Wymiennik ciepła zachowuje się tutaj jak moduł „świeżej wody” nie dopuszczając do rozwoju legionelli.
Fot. Grupa solarna z wymiennikiem ciepła płytowym
W okresie nocnym, przy silnym zachmurzeniu lub przy spadku temperatury poniżej nastawy na termostacie, uruchamia się kocioł (gazowy lub olejowy), bądź alternatywnie grzałka elektryczna w zasobniku.
Zastosowanie grup solarnych z wymiennikami płytowymi pozwala na warstwowe ładowanie zasobników ciepłej wody, co znacznie skraca okres jej przygotowania. W ładowaniu warstwowym gorąca woda w pierwszej kolejności podawana jest do górnej części zbiornika, skąd bezpośrednio jest rozbierana.
Schemat instalacji z dwoma zasobnikami monowalentnymi
Kolejne rozwiązanie instalacji c.w.u. wyposażonej w mały zasobnik cieplej wody do której podłączono solary i powstał problem nadmiaru energii. Zbiornik solarny z pojedynczą wężownica pełni w tym wypadku rolę dodatkowego bufora ciepła. Przy poborze ciepłej wody w budynku ubytek wody w zasobniku c.w.u. uzupełniany jest grawitacyjnie wodą z zasobnika solarnego. Jeśli temperatura wody w zasobniku solarnym jest zbyt niska dla zapewnienia wymaganej termostatem temperatury użytkowej, załącza się kocioł c.o.
Wadą powyższego rozwiązania jest brak wymiany ciepła pomiędzy zasobnikiem solarnym a zbiornikiem c.w.u. w przypadku braku poboru wody w instalacji. Przy intensywnym nasłonecznieniu może to prowadzić do przegrzewania zasobnika i wyłączania przez sterownik solarny zespołu pompy, tym samym strat ciepła w instalacji solarnej. Aby tego uniknąć korzystniej jest wykonać układ mieszający z pompą przeładowującą (rys. poniżej). Dodatkowy regulator (6) bada różnicę temperatur pomiędzy zasobnikiem solarnym i zbiornikiem c.w.u., jeśli różnica ta przekroczy wartość nastawy załączana jest pompa przeładowująca która kieruje chłodniejszą wodę ze zbiornika c.w.u. do zasobnika wypierając tym samym gorącą wodę z zasobnika> temperatura w zasobniku solarnym spada i może on przejąć kolejną porcję ciepła od solarów.
Schemat solarny do ogrzewania wody basenowej
Podgrzewanie za pomocą solarów wody w basenie jest bardzo korzystnym rozwiązaniem. Pozwala wykorzystać nawet bardzo duże ilości energii cieplnej produkowanej przez kolektory wymaga jednak zainstalowania w układzie specjalnego wymiennika ciepła odpornego na zwiększone dawki chloru w wodzie. Czynnik z obiegu kolektora przepływa wewnątrz wężownicy wymiennika, natomiast woda basenowa płynie w przestrzeni międzywężownicowej.
Fot. Wymiennik ciepła basenowy.
Wymienniki ciepła basenowe produkowane są w kształcie zbliżonym do tradycyjnych wymienników typu JAD, jednak w odróżnieniu do nich nie posiadają w środku wężownic helikoidalnych tylko proste rurki karbowane przyspawane z obu stron do den sitowych (rys.). Wymiary wymienników basenowych są relatywnie małe, najmniejsze modele zaczynają się od 30cm długości, dzięki czemu mieszczą się w zwykłych szafkach rozdzielaczowych (fot.).
