W zależności od standardu energetycznego budynku mogą one stanowić przeciętnie od 60 do 80% całkowitych rocznych kosztów eksploatacyjnych. Poszukiwanie korzystnego rozwiązania systemu ogrzewania jest niełatwym zadaniem ze względu na aspekty techniczne i ekonomiczne. System ogrzewania należy uwzględnić na etapie projektowania budynku pod względem chociażby wymaganego miejsca dla zabudowy urządzeń, czy też prowadzenia orurowania i kominów.
Warto mieć na uwadze, że każde rozwiązanie oparte o Odnawialne Źródła Energii będzie w wysokim stopniu niezależne od wzrostu cen paliw i energii przyszłości. Uzupełnieniem systemu grzewczego budynku może być wobec tego instalacja solarna, niezależna od sieci przesyłowych i wytwarzająca na miejscu ciepło możliwe do łatwego magazynowania i wykorzystywania na bieżące potrzeby domu.
Zastosowanie instalacji solarnych ma miejsce najczęściej do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU). Zapotrzebowanie ciepła dla niej jest w ciągu roku niemal stałe i zależne jedynie od wymagań komfortu mieszkańców domu. W nowych budynkach o wysokim standardzie energetycznym, udział ciepłej wody użytkowej w całkowitym rocznym bilansie zapotrzebowania energii jest znacznie większy niż w budynkach starego typu o dużych stratach ciepła. Jednak cały czas największy koszt eksploatacji domu leży po stronie jego potrzeb grzewczych.
Koszty ogrzewania domu zależą w znacznej mierze od rodzaju wybranego paliwa lub energii elektrycznej. Najniższe koszty ogrzewania można obecnie osiągać przy zastosowaniu kondensacyjnych kotłów gazowych, pomp ciepła typu solanka/woda oraz kotłów na paliwa stałe. Ze względu na komfort użytkowania oraz aspekty ochrony środowiska, należy skracać czas pracy kotłów na paliwa stałe, w szczególności – niskosprawnych kotłów „zasypowych”. Pomocna może być w tym przypadku instalacja solarna, a także pompa ciepła CWU. Z kolei nowoczesne kotły gazowe o wysokich sprawnościach pracy także poza sezonem grzewczym, cechują się bardzo dobrą regulacyjnością i przez to płynnym dopasowaniem do pracy instalacji solarnej.
W wielu krajach zachodnioeuropejskich, w nowych budynkach, częściej znajdują zastosowanie instalacje solarne „2-funkcyjne” niż tylko standardowe – przewidziane do podgrzewania wody użytkowej. Powodów jest co najmniej kilka:
Łączny stopień pokrycia potrzeb cieplnych dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) oraz wspomagania ogrzewania budynku (CO) może wynosić od kilku do nawet 50%. Jest to uzależnione w pierwszym rzędzie od standardu energetycznego budynku. Można przyjąć, że w dobrze izolowanych cieplnie budynkach, budowanych w ostatnich latach w Polsce, stopień pokrycia może sięgać 25÷30%.
W rzeczywistości można obecnie budować domy “solarne”, gdzie nawet 100% rocznych potrzeb cieplnych będzie dostarczane z energii słonecznej. Takie obiekty powstają w Austrii, Szwajcarii i Niemczech od wielu lat. Wówczas jednak w konstrukcji budynku uwzględnia się wbudowanie zasobnika buforowego o dużej pojemności (kilka tysięcy litrów), zdolnego do sezonowego magazynowania ciepła. Zwiększeniu ulega także powierzchnia kolektorów słonecznych, zwykle do przynajmniej 40÷50 m2. Takie rozwiązania w krajach zachodnioeuropejskich są w stanie być już opłacalnym rozwiązaniem z okresem zwrotu kosztów inwestycji rzędu 10 lat. Najczęściej jednak instalacje solarne „2-funkcyjne” w domach jednorodzinnych, posiadają kolektory słoneczne o powierzchni łącznej rzędu 10 do 30 m2.
Podgrzewacze Hewalex INTEGRA posiadają konstrukcję typu „zbiornik w zbiorniku”. Ciepła woda użytkowa podgrzewana jest w wewnętrznym zasobniku o pojemności 100, 120 lub 200 litrów – odbierając ciepło z wody grzewczej znajdującej się w płaszczu. Całkowita pojemność podgrzewacza to odpowiednio 400, 500 lub 800 litrów. Największy z podgrzewaczy – Hewalex INTEGRA 800/200 umożliwia podłączenie przynajmniej 8 kolektorów płaskich (np. Hewalex KS2000 TLP) o łącznej powierzchni absorberów 14,4 m2 (8 x 1,8 m2).
Podgrzewacz uniwersalny posiada jeszcze jedną ważną zaletę – pozwala łączyć w jednym układzie w elastyczny sposób pracę kilku źródeł ciepła. Do podgrzewacza Hewalex INTEGRA można podłączyć na przykład jednocześnie 5 urządzeń: instalację solarną, kocioł gazowy, kocioł na paliwo stałe, pompę ciepła oraz grzałkę elektryczną.
Wspomaganie ogrzewania budynku przez instalację solarną warto stosować przede wszystkim, gdy:
Przykład kalkulacji kosztów inwestycyjnych i efektów ekonomicznych zastosowania instalacji solarnych do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i wspomagania ogrzewania budynku.
Zakładając, że nowy budynek jednorodzinny zbudowany jest w standardzie niskoenergetycznym (izolacja cieplna min. 15 cm), zamieszkany przez 4-osobową rodzinę i wyposażony w system ogrzewania podłogowego, można zaproponować mieszkańcom 3 podstawowe warianty instalacji solarnej:
W podstawowym WARIANCIE 1 można zastosować 3 kolektory płaskie w instalacji przewidzianej standardowo na potrzeby podgrzewania wody użytkowej. Efektem będzie zmniejszenie całkowitych rocznych potrzeb cieplnych o około 15%. Koszty inwestycji tego rodzaju instalacji są w stanie zwrócić się w czasie od około 9 do 17 lat, przy czym nie uwzględnia się w tej kalkulacji ewentualnych kwot dotacji, a także ewentualnych preferencyjnych warunków zakupu i montażu. Trwałość dobrej klasy instalacji solarnej jest zakładana na minimum 20-25 lat – na co wskazują zarówno obowiązujące normy (EN 12975), ale także praktyka (pierwsze z instalacji solarnych firmy Hewalex były instalowane na przełomie lat 80/90).
W kolejnym WARIANCIE 2, można zaproponować instalację solarną „2-funkcyjną” i można mówić tutaj o minimalnej powierzchni kolektorów słonecznych, która będzie w stanie w sposób zauważalny wspomóc pracę systemu centralnego ogrzewania. Im większa będzie instalacja solarna, tym niższe będą dla niej określane jednostkowe koszty inwestycji (PLN/m2). Widoczne jest to w WARIANCIE 2 i 3, gdzie okres zwrotu kosztów inwestycji ulega skróceniu (przy takich samych założeniach jak w WARIANCIE 1 – brak dotacji i preferencji zakupowych i montażowych).
Nadmierne zwiększanie wielkości instalacji solarnej nie jest wskazane ze względu na koszty inwestycji, ale przede wszystkim ze względu na obniżanie się efektywności pracy układu. Dobór instalacji solarnej zalecany jest z wykorzystaniem symulacji komputerowej (konsultacja z producentem, tu: Dział Techniczny Hewalex), gdyż wówczas można określić ryzyko występowania nadmiernych ilości ciepła poza sezonem grzewczym. WARIANT 3 zakłada zastosowanie 8 kolektorów płaskich i można go traktować jako maksymalny możliwy do wykorzystania w rozpatrywanym budynku. Wskazane było by tu wykorzystanie powstających nadwyżek ciepła do podgrzewania wody w basenie sezonowym. Pokrycie rocznych potrzeb ciepła może sięgać w WARIANCIE 3 nawet 40%, co można uznać za bardzo wysokie w tego rodzaju budynkach.
Ponieważ są to relatywnie kosztowne rozwiązania, to tym bardziej należy zwrócić uwagę na takie aspekty jak:
Instalacje solarne do wspomagania ogrzewania stają się coraz bardziej popularne na rynku polskim, zwiększając możliwości wykorzystania darmowej energii. Co warte podkreślenia – są one niezależne od sieci przesyłowych, pozwalają na dogodne magazynowanie ciepła i wpływają na lokalną poprawę jakości powietrza. W krajach zachodnioeuropejskich po kilku latach znacznego zainteresowania ogniwami fotowoltaicznymi, powraca trend korzystania z termicznych instalacji solarnych. Powodem tego jest m.in. coraz częstsze wprowadzanie (lub planowanie wprowadzenia) opodatkowania za produkcję energii elektrycznej. Dodatkowo sama energia elektryczna jest w ciągu dnia w typowym domu mieszkalnych zużywana w małych ilościach, a jej magazynowanie jest problematyczne, z uwagi na niską trwałość kosztownych w zakupie akumulatorów.