Grijanje sa solarnim sustavom

Tržište solarnom energijom raste proteklih nekoliko godina i to ne samo zbog državnih poticajnih sredstava (u EU), već i zbog toga što sunce na kućnu adresu ne šalje račune. Stoga ima itekako smisla grijanje kombiniranoi sa solarnim sustavom, a u ovom članku će se ukratko objasniti o čemu se tu radi.

Nije svaka crna površina koja se danas postavlja na krov u službi dobivanja topline iz sunca. Osim topline, sunčeve zrake mogu proizvoditi i struju i tada se govori o fotonaponskim ćelijama. U ovom tekstu uglavnom se radi o solarnim sustavima koji proizvode energiju za zagrijavanje vode i kao potpora grijanju objekta. Ono što je sigurno kada je solarna energija u pitanju jest da njen izvor neće presušit još narednih nekoliko miliona godina i da nam stoji na raspolaganju u neograničenim količinama i besplatno je. Drvo na primjer, koje također spada u obnavljajuće energente, količinom i načinom korištenja je ograničeno, a mora se prije upotrebe uglavnom prerađivati što štetno utječe na klimu. Toplina koja se iz okoliša crpi uz pomoć toplinskih crpki također za svoje korištenje treba relativno veliku količinu električne energije. Ipak, koliko god solarna energija bila omiljena, ona ima i svoju tamnu stranu: naime, sunce upravo sije najslabije onda kada je najpotrebnije, a to je zimi. Stoga se solarna energija ne može samostalno koristiti za zagrijavanje, nego samo kao potpora.

Pitanje je kada se postavljanje solarnog sustava isplati i za koga, a odgovor glasi: u principu za sve one koji imaju mogućnosti postaviti ga. Idealno mjesto je kosi krov usmjeren ka jugu kojemu na putu ne stoji nikakva sjena. Uz to je potrebno malo slobodnog mjesta na primjer u podrumu za postavljanje puferskog spremnika. Na ravnim krovovima (na primjer garaži) solarni kolektori mogu se postaviti uz pomoć određenog sustava koji pomaže njihovom usmjeravanju pod određenim kutom. Ako je pozicija krova jugoistočnog ili jugozapadnog usmjerenja, postoji mogućnost korištenja vakuumskih cjevastih kolektora čija se absorbcijska površina može usmjeravati prema sunčevim zrakama.

Načini gradnje i sastavni dijelovi

U osnovi razlikuju se ravni kolektori i kolektori s vakuumskim cijevima. Isto tako sustavi se dijele na one koji služe isključivo zagrijavanju pitke vode za tuširanje i oni koji služe kao potpora zagrijavanju objekta. U solarne sustave ubrajaju se i puferirani spremnici, pumpe i elektroničko upravljanje kao i sigurnosni ventil i sustav izjednačavanja pritiska. Sve nabrojane komponente moraju biti otporne na vrlo visoke temperature od čak 150 C. Solarni kolektori za svaku namjenu Najčešće se koriste solarni sustavi s ravnim kolektorima. Oni su financijski povoljniji za uobičajeno korištenje, posebno kada služe samo za zagrijavanje pitke vode. Ravni kolektori dolaze u dvije izvedbe: za ugradnju na i unutar krova. Kod ugradnje unutar krova, kolektori se ugrađuju u širu površinu krova što prije svega izgleda optički ljepše s obzirom da krov ne izgleda jako «debelo». Kolektori koji se ugrađuju na krov imaju držeću konstrukciju koja se montira na površinu krova. Nedostatak ovakvih ravnih kolektora je što kod difuznih sunčevih zraka ili na položaju koji nije usmjeren direktno ka jugu, proizvode znatno manju količinu topline za razliku od kolektora s vakuumskim cijevima

Hightech kolektori

Kolektori s vakuumskim cijevima ubrajaju se u hightech rješenja kada se radi o dobivanju topline iz sunčeve energije što se jako dobro očituje i u njihovoj cijeni. Toplina se ovdje lovi unutar bezbrojnih staklenih cijevi unutar kojih je ugrađen tamni absorpcijski lim – da se toplina ne bi predavala vanjskoj okolini, korišten je princip termos boce. Po tipu gradnje razlikuju se dvije vrste: vakuumske cijevi koje se direktno prožimaju i heatpipe sustavi.Kod prvog sustava pojedine cijevi se direktno izlažu solarnoj tekućini (najčešće se radi o mješavini glikola) tako da se u slučaju nekog kvara cijeli sustav mora izvaditi, pročistiti i nanovo napuniti tekućinom. Heatpipe cijevi su na sakupljač pričvršćene uz pomoć malog elementa za prijenos topline pa se takve cijevi mogu vrlo jednostavno zamijeniti poput običnih žarulja. Sve heatpipe cijevi imaju svoj vlastiti termički protok i ugrađen sustav kontrole temperature, koji prijenos prema sakupljaču u pravilu zaustavlja kod temperature od 140 C. Na taj način se onemogućava pregrijavanje sustava što je osobito bitno tijekom ljeta. Tehničke prednosti naspram ravnih kolektora su veći stupanj dobivanja topline pri difuznim sunčanim zrakama i mogućnost usmjeravanja svake pojedine cijevi prema sakupljaču na načni da se upijajuća površina što je moguće optimalnije okrene ka jugu. Kolektori s vakuumskim cijevima za sada dolaze samo u obliku sustava koji se ugrađuju na površinu krova.

Važan element: puferski spremnik

Svi solarni sustavi pohranjuju toplinu unutar pufeskog spremnika čija se zapremnina kreće između 300 i 1000 litara. Ti spremnici imaju kompleksnu unutarnju građu koja omogućava optimalnu produkciju topline. Ovakvi spremnici koji dolaze kao potpora grijanju često su u obliku kombiniranih spremnika (tank u tanku) i služe za pripremu tople vode. Ti rezervoari moraju se u svrhu zaštite od legionele periodično zagrijavati na temperaturu od 60 C. Nedavno su osmišljeni poboljšani sustavi spremnika s malim toplinskim izmjenjivačem za pitku vodu pa se ovakvo periodično zagrijavanje ne treba provoditi s obzirom na vrlo malu količinu vode. Posebna tema obuhvaća dimenzije komponenta sustava: točne mjere površine kolektora, volumena spremnika i sustava upravljanja ne utječu samo na količinu dobivene topline, već mogu onemogućiti ispravan rad ako im se ne obrati posebna pažnja kao na primjer kada se ne usuglase odgovarajući volumen spremnika i početni pritisak unutar sustava. U pravilu sve komponente solarnih sustava odabiru od jednog proizvođača. Unutar toga postoje i razni popusti na pojedine pakete. Postavljanje pojedinih dijelova Kada se radi o solarnim sustavima za pripremu tople vode po osobi potrebno je osigurati površinu kolektora od 1,5 m2 (kod ravnih) i 1,0 m2 (kod onih s vakuumskim cijevima). Volumen spremnika treba osigurati 60 do maksimalno 80 L po kvadratnom metru kolektororske površine. Ušteda energije za pripremu tople vode može iznositi oko 70 posto. Kod sustava s dodatnom potporom grijanju dobro izoliranog obiteljskog objekta na deset metara kvadratnih doma potrebno je osigurati jedan metar kvadratni kolektorske površine ravnih i 0,6 m2 kolektorske površine s vakuumskim cijevima. Volumen puferiranog spremnika otprilike treba iznositi 50 litara po kvadratnom metru površine kolektora. Ušteda toplinske energije, ovisno o izolacijskim svojstvima objekta može iznositi 25 do 30 posto.

Učinkovita potpora grijanju objekta

Onaj tko želi učinkovitu potporu sustava zagrijavanja stambenog objekta u vidu solarnih kolektora, mora obratiti pažnju na slijedeću stvar: dobra izolacijska svojstva novogradnje danas osiguravaju znatnu uštedu toplinske energije. Odlučujući faktor pri efikasnoj potpori solarnog sustava grijanju objekta osim toga predstavlja sustav grijanja koji je posebno prilagođen niskim temperaturama. Sustavi grijanja s radijatorima pri tome najmanje su pogodni s obzirom da njihova temperatura u cirkulacijskom sustavu od kotla prema radijatorima pri niskim vanjskim temperaturama često prelazi 60 C, a od radijatora prema toplinskom kotlu 45 do 50 C. Kod potpore solarnim kolektorima temperatura vode u povratku se povećava, što funkcionira samo odna kada je temperatura vode u puferskom spremniku veća od temperature vode koja se vraća prema kotlu. U suprotnom bi konvencionalni kotao dodatno zagrijavao vodu u spremniku što je s energetskog stanovišta čisti gubitak. Stoga se podno grijanje čini idealnim rješenjem za ugradnju solarnog sustava grijanja. Kratke sunčane epizode tijekom zime uspijevaju čak i tijekom hladnih dana podići temperaturu puferskog spremnika na 35 C, što je u odnosu na znatno niži temperaturni nivo podnog grijanja sasvim dostatno za potporu stvaranju topline što kod radijatora nije slučaj.

Ostali proizvođači topline

Kao što je već spomenuto, solarno grijanje nije pogodno za sve objekte. Klasična kombinacija je u vidu potpore modernim plinskim ili uljnim kotlovima. Onaj tko želi koristiti u potpunosti obnovljive izvore energije, odabrat će kotao na drvene brikete za kontinuiranu proizvodnju topline, a osim toga prikladna je i kombinacija s toplinskom crpkom osobito kod izvrsno izoliranih objekata. Pojedini puferski spremnici nude i mogućnost priključka na kamine i kaljeve peći. Svi oni koji koriste ovakve moderne sustave u kombinaciji, doći će do toga da će im plinski ili uljni kotao koristiti samo za grijanje tijekom izrazito hladnih dana. Državna poticajna sredstva unutar EU Ugradnja solarnih sustava unutar država EU poduprta je državnim poticajnim sredstvima i to vrlo često na nivou samih općina. Da li je to uopće potrebno, vrlo je individualno pitanje. Treba se zapitati da li se uopće takva sredstva isplate s obzirom na količinu novca koja se investira. Bez obzira na to, izračunske tablice uvjerit će i najveće skeptike da se takva potpora grijanju itekako dugoročno isplati – već i nakon nekoliko godina. Od 1. Siječnja 2009. u Njemačkoj je na primjer stupila na snagu odredba koja propisuje da se u svako novogradnji mora koristiti neki sustav koji koristi regenerativne izvore energije. Do sada je ugradnja tih sustava ovisila o dobroj volji investitora i njegovim planovima. Solani kolektor na krovu nije samo lijep, već je i simbol očuvanja okoliša. Dobro postavljeni solarni sustavi imaju vijek trajanja od 20 godina bez ikakvih reparatura. Ako se dobro postave, jedva da ih je potrebno održavati. Osim toga vlasnicima daju barem djelomičan osjećaj neovisnosti o klasičnim energetskim sustavima na čiji ograničeni vijek nas stalno upozoravaju.

Elementi solarnog sustava i grijanja 1)Upravljanje solarnim sustavom često je integrirano unutar sustava grijanja 2)Puferski spremnik velikih dimenzija za grijanje i proizvodnju tople vode 3)Nadogradnja grijanju: plin, ulje, drveni briketi ili toplinska crpka 4)Upravljanje mora smisleno kontrolirati i usuglasiti sve pojedine elemente 5)Upravljanje radijatorima i podnim grijanjem

NAŠ SAVJET Prilikom projektiranja vodite računa o izgledu i veličini krova. Posebno obratite pažnju na krovne prozore koji moraju biti kao raster ugrađeni unutar solarnih modula. Na taj način može se cijela površina krova iskoristiti kao kolektor i fotonaponska ćelija.

Stručni časopis HAUSBAU