Najczęściej spotykanym zastosowaniem instalacji solarnych jest podgrzewanie ciepłej wody użytkowej, co umożliwia w warunkach panującego klimatu pokrycie nawet 50÷60% rocznych zapotrzebowań na ciepło.
Rysunek 1. Instalacja solarna przeznaczona do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w domu jednorodzinnym może pokryć do 60% rocznych potrzeb ciepła. Optymalny dobór wielkości instalacji solarnej zapewnia w okresie letnim pokrycie do 90-100% potrzeb ciepła bez nadwyżek ciepła i związanych z tym przegrzewów.
Odpowiedni wybór powierzchni kolektorów słonecznych podlega dodatkowo wpływowi warunków ich umiejscowienia. W przypadku, gdy odchylenie od południa nie przekracza 45 stopni, a nachylenie kolektora słonecznego mieści się w przedziale od 25 do 45 stopni, wskaźnik doboru nie wymaga zastosowania dodatkowych współczynników korekcyjnych. W sytuacji, gdy odchylenie i nachylenie kolektora wykraczają poza te wartości, zgodnie z zaleceniami producenta konieczne staje się dostosowanie doboru w celu skompensowania niekorzystnych warunków eksploatacji instalacji solarnej.
Rysunek 2. Przeciętnie potrzeby wody użytkowej w domu jednorodzinnym wynoszą około 50 litrów na osobę, co odpowiada ilości ciepła 2 kWh.
W precyzyjnym doborze wielkości instalacji solarnej kluczowe znaczenie ma uwzględnienie dodatkowych potrzeb ciepła, wynikających głównie z strat ciepła, zwłaszcza w przypadku podgrzewacza pojemnościowego oraz układu cyrkulacji wody użytkowej. Dla standardowej, 4-osobowej rodziny, codzienne zapotrzebowanie ciepła na podgrzewanie wody użytkowej stanowi znaczący element, który należy szczegółowo uwzględnić w procesie doboru instalacji.
Rysunek 3. Bilans potrzeb cieplnych dla rodziny 4-osobowej przy zużyciu dziennym wody (45oC) 60 litrów na osobę i z uwzględnieniem dodatkowych strat ciepła (szacunkowo 3 kWh) w podgrzewaczu i w układzie cyrkulacji CWU.
Skuteczność produkcji i przekazywania ciepła przez kolektor słoneczny do wody użytkowej zależy od wielu zmiennych czynników. Jednakże, w warunkach optymalnych, możemy przyjąć, że z każdego metra kwadratowego absorbera kolektora płaskiego, w dni gorące, można uzyskać około 3 kWh ciepła. W związku z tym, aby sprostać zapotrzebowaniu na ciepło wynoszące 13 kWh, konieczna jest posiadanie około 4,3 m2 powierzchni absorbera.
Rysunek 4. Dla 4-osobowej rodziny o potrzebach 240 litrów ciepłej wody (45 oC), w instalacji solarnej powinny się znajdować kolektory słoneczne o łącznej powierzchni absorbera 4,3 m2.
Jako jedno z powszechnie przyjętych kryteriów doboru stosuje się prosty wskaźnik, który opiera się na wymaganej powierzchni absorbera przypisanej jednej osobie. W zależności od oczekiwanego poziomu komfortu, upodobań dotyczących rozmieszczenia kolektorów słonecznych, kosztów inwestycji itp., akceptuje się zakres wskaźnika od 1,0 do 1,5 m2 absorbera na jedną osobę. W rezultacie, dla rodziny czteroosobowej, odpowiednia powierzchnia absorberów kształtuje się w przedziale między 4,0 a 6,0 m2. Niezwykle istotnym aspektem jest także precyzyjny dobór wielkości podgrzewacza wody, pełniącego funkcję magazynu ciepła, zwłaszcza że główne zużycie wody w domu jednorodzinnym przypada zazwyczaj na porę wieczorną.
Rysunek 5. Zbyt mała pojemność podgrzewacza współpracującego z instalacją solarną, nie zapewnia pełnego odbioru ciepła z kolektorów słonecznych, co skutkuje obniżeniem sprawności ich pracy, a także możliwością występowania przegrzewów. Zbyt duża pojemność pociąga za sobą zbędne zwiększenie kosztów inwestycji, zwiększenie strat ciepła do otoczenia i obniżenie temperatury podgrzewanej wody.
Rozważany dobór powierzchni kolektorów słonecznych podlega dodatkowo wpływowi warunków ich umiejscowienia. W przypadku, gdy odchylenie od południa nie przekracza 45 stopni, a nachylenie kolektora słonecznego mieści się w przedziale od 25 do 45 stopni, wskaźnik doboru nie wymaga zastosowania dodatkowych współczynników korekcyjnych. W sytuacji, gdy odchylenie i nachylenie kolektora przekraczają te wartości, zgodnie z zaleceniami producenta staje się niezbędne dostosowanie doboru w celu zrekompensowania niekorzystnych warunków eksploatacji instalacji solarnej.