Maksymalne wykorzystanie energii słonecznej docierającej do powierzchni dachu zależy w dużej mierze od kąta pochylenia kolektora słonecznego. Kąt ten zmienia się znacznie w ciągu roku, stąd instalacje solarne określa się często mianem ( całorocznych – jeśli energia słońca wykorzystywana jest na potrzeby c.o. i c.w.u. przez cały rok i sezonowych, jeśli energia słoneczna wykorzystywana jest tylko na potrzeby ciepłej wody użytkowej, bądź tylko do wspomagania ogrzewania. Budowane na świecie kolektory słoneczne o całorocznym okresie wykorzystania są nachylone do poziomu pod kątem β = f ± 15°, gdzie f oznacza szerokość geograficzną. W Polsce, między 49 a 55° szerokości geograficznej, kąt β – w myśl powyższej zasady – powinien wynosić 34–70°. Wieloletnie obserwacje prowadzone przez IMiGW wykazały, że optymalny w warunkach klimatycznych Polski kąt nachylenia powierzchni kolektora płaskiego eksploatowanego w ciągu roku wynosi β = 40°, z dużym zróżnicowaniem w poszczególnych okresach wykorzystania.
Tabela 1 . Optymalny kąt pochylenia kolektora słonecznego w różnych okresach jego wykorzystania w Polsce
W przypadku umieszczenia kolektora słonecznego na powierzchni Ziemi lub przy ścianach budynków, wraz ze zwiększeniem się kąta β zwiększa się też do 30% udział promieniowania odbitego od powierzchni otaczających, a docierającego do powierzchni kolektora . W tych przypadkach optymalny kąt pochylenia β kolektora słonecznego będzie większy od wartości podanych w tabeli 1.
Stosunek uśrednionej w ciągu roku sumy promieniowania całkowitego na powierzchnie nachylone do uśrednionej w ciągu roku sumy promieniowania całkowitego na powierzchnie poziome, przy ekspozycji południowej (α = 0°) w Polsce, przedstawiono w tabeli 2. Uwzględniono w niej również odchylenie normalnej kolektora od kierunku południowego (α = 45°) w kierunku wschodnim i zachodnim.
W celu uzyskania rzeczywistych danych o dziennym dopływie energii do 1 m2 kolektora zainstalowanego pod kątem β, wartości zawarte w tabeli. 3 należy pomnożyć przez współczynniki z tabeli 2 dla danego kąta β.
Kolektory słoneczne raczej nie powinny być lokalizowane w warunkach, w których odchylenie normalnej do ich powierzchni od kierunku południowego przekracza α ±15°. Przy większym odchyleniu kolektora od kierunku południowego, jego wydajność znacznie zmniejsza się, jak to przedstawiono w tab. 2. Z tabeli tej wynika również to, że odchylenie od kierunku południowego w kierunku wschodnim jest korzystniejsze niż w kierunku zachodnim.
Tabela 2. Stosunek rocznych sum promieniowania całkowitego na powierzchnie nachylone pod kątem β do rocznych sum promieniowania całkowitego na powierzchnie poziome, przy ekspozycji południowej lub odchylonej od kierunku południowego o 45°, gdzie S – Południe; SW – Południowy Zachód; SE – Południowy Wschód
Tabela 3 Potencjalna energia użyteczna H (Wh/m2/podany okres), w wybranych miastach Polski
Źródło:
– instsani.pl