Kako
korisno upotrijebiti Sunčevu energiju
od davnina je čovjekova težnja. Razvojem suvremene
tehnike ona se može sve kvalitetnije iskoristiti,
a jedan od načina je primjenom solarnih
kolektora. Kolektori se u osnovi
dijele na fotonaponske i toplinske. Namjena
fotonaponskih kolektora je proizvodnja
električne energije a toplinskih
proizvodnja toplinske energije. Trvrtka MC
SOLAR primarno se bavi primjenom
toplinskih kolektora tako da će u nastavku
biti riječi isključivo o njima.
Toplinski solarni kolektori najviše se koriste
u sljedeće svrhe:
|
pripremu tople sanitarne
vode |
|
dogrijavanje ogrjevne
vode sustava grijanja |
|
zagrijavanje bazena |
|
klimatizaciju
prostora (absorpcijsko hlađenje)
|
Prema shematskom prikazu solarnog sustava
za npr. pripremu tople potrošne vode osnovni
dijelovi sustavu su:
1) Solarni
kolektori - Primaju Sunčevo zračenje
i apsorbiranu toplinu pomoću solarne crpke
prenose do potrošača (u našem primjeru spremnika
tople sanitarne vode). Osnovne izvedbe su:
ravni pločasti kolektor i cijevni vakumski
kolektor
a) Ravni pločasti kolektori
odlikuju se vrlo visokim koeficijentom apsorbcije
Sunčevog zračenja zahvaljujući visokokvalitetnom
selektivnom apsorberu što rezultira visokim
stupnjem iskoristivosti. Tijekom
mirovanja sustava u kolektoru se mogu postići
vrlo visoke temperature i do 150 ºC. Mogu
se ugrađivati na kose ili ravne krovove s
podkonstrukcijom. Najčešće se koriste jer
su im cijene prihvatljive.
b) Cijevni
vakumski kolektori imaju vakumirane
cijevi čime su im toplinski gubici prema okolini
svedeni na minimum. Efikasniji
su od ravnih pločastih kolektora. Za usporedbu,
kod sustava za pripremu tople potrošne vode
efikasniji su za 25-30 %, a kod sustava gdje
se traže visoke temperature vode (apsorbcijsko
hlađenje) i do 50 %. Za razliku od ravnih
pločastih kolektora mogu se koristiti na potpuno
ravnim ili okomitim površinama (fasada) zahvaljujući
okretnim cijevima. Svaka cijev, a time i apsorber
koji se nalazi u njoj može se zaokrenuti oko
svoje osi max za 25 stupnjeva.
Navedena prednost može se iskoristiti kod
montaže kolektora na krovove s nepovoljnim
nagibom. U odnosu na ravne pločaste kolektore
kvalitetnije apsorbiraju tzv difuziono
zračenje Sunca. Tijekom mirovanja
sustava u kolektoru se mogu postići temperature
i do 200 stupnjeva. Nešto su više cijene ali
zbog fleksibilnosti različitim načinima montaže
često puta su jedini izbor.
Kod dobro dimenzioniranog sustava radna
temperatura kolektora (dok solarna
crpka radi) je svega 5 -20 C veća od trenutne
temperature vode u spremniku topline (mjerno
mjesto T2 u shemi) i skoro nikada ne prelazi
100 C.
2) Bivalentni spremnik topline
- Akumulira Sunčevu energiju tijekom dana.
Sastoji se iz dvije ogrjevne spirale i time
se razlikuje od standardnih akumulacijskih
spremnika tople potrošne vode (imaju jednu
spiralu). Gornja ogrjevna spirala
spaja se npr.na kotao i preko nje se zagrijava
gornja zona spremnika. Donja ogrjevna
spirala povezana je cjevovodom sa
kolektorima. U zimskim mjesecima ili tijekom
dužeg perioda bez sunca kotao zagrijava gornju
zonu spremnika (pola spremnika) koja mora
biti takvog volumena da zadovolji trenutne
potrebe za toplom vodom. Donja zona
spremnika u takvim trenucima ostaje
hladna. Pojavom i neznatnog Sunčevog zračanja
dolazi do predgrijavanja sanitarne vode donje
zone spremnika. Temperatura predgrijavanja
ovisi o intenzitetu zračenja. U ljetnim mjesecima
temperatura predgrijavanja sanitarne vode
znatno je viša od namještene temperature sanitarne
vode grijane preko kotla (mjerno mjesto T3)
što rezultira potpunim mirovanjem kotla.
3) Solarna regulacija - Uključuje/isključuje
solarnu crpku ovisno o temperaturi
u kolektorima i spremniku topline. Solarna
crpka je u radu samo ako je trenutna temperatura
kolektora viša od trenutne temperature spremnika
i uz uvjet da nije postignuta zadana max.
temperatura spremnika (mjerno mjesto
T3)
4) Ekspanzijska posuda -
Akumulira dodatni volumen solarnog medija
koji je nastao temperaturnim širenjem istog.
Posuda je posebne izvedbe i traži poseban
način dimenzioniranja.
5)
Solarni medij - Mješavina je glikola
i vode zbog zaštite od smrzavanja. Sadrži
posebne inhibitore za rad na visokim temperaturama.
Najčešće nije istovjetan sa "antifrizom"
koji se stavlja u sustave grijanja. Ovisno
o kvaliteti rada solarnog sustava
mijenja se svakih 2 - 4 godine uz redovitu
godišnju kontrolu kvalitete.
6) Ostalo - Sigurnosti ventil
štiti sustav od prekoračenja max dozvoljenog
pritiska. Do njegovog aktiviranja
najčešće dolazi zbog premalog volumena ekspanzijske
posude.
Cjevovod solarnog sustava
najčešće se izvodi od bakrenih cijevi s tvrdo
lemljenim spojevima. Izolacija cjevovoda je
posebne izvedbe namijenjene za visoke temperature.
Postavljanje solarnih kolektora
orijentacija i nagib |
Najviše Sunčeve energije, gledano kroz godišnji
prosijek, može se dobiti ako je nagib kolektora
u odnosu na horizontalnu površinu jednak kutu
zemljopisne širine mjesta, što za Hrvatsku
iznosi 40 - 45 stupnjava.
Ovisno o traženim zahtjevima i primjeni kolektori
se mogu postaviti i pod nekim drugim kutevima.
Ako se želi dobiti više Sunčeve energije
u zimskim mjesecima nagib kolektora trabao
bi iznosti 50-60 stupnja. Više energije u
ljetnim mjesecima postiže se manjim kutevima,
25 - 35 stupnjeva.
Najbolja orijentacija kolektora je u smjeru
juga.
Potrebna površina solarnih
kolektora |
Kod solarnih sustava najvažnije
je da su kolektori u ljetnim mjesecima stalno
"u pogonu". To znači da energiju
koja dolazi do njih "transportiraju"
u smjeru potrošača, a samim time koriste je
u korisne svrhe. Ako nije tako sustav je najčešće
predimenzioniran. Kod predimenzioniranih sustava
kolektori u ljetnim mjesecima brzo napune
spremnike toplinom, a nakon toga pošto s energijom
nemaju kamo - griju sami sebe. Ovo je čisti
energetski gubitak a trenutna iskoristivost
sustava jednaka je nuli. Do predimenzioniranosti
sustava najčešće dolazi zbog nepoznavanja
tehnike kvalitetnog iskorištavanja Sunčeve
energije od strane tvrtke davatalja usluge.
Ravnajući se logikom "od viška
glava ne boli" tzv "stručne
tvrtke" svjesno povećavaju površinu kolektora
u svrhu prikrivanja vlastitog neznanja, misleći
da je navedeno istovjetno povećavanju npr.
broja radijatorskih članaka. Predimenzionirani
sustavi, osim što nisu opravdana financijska
investicija, mogu stvoriti i određene
tehničke poteškoće u radu (problem
ekspanzije, sigurnosnog ventila, trajnost
solarnog medija i sl). Iz navedenog vrijedi
za solarne sustave: "Od viška glava boli".
Inženjeri tvrke MC Solar
svojim iskustvom s terena i svojm izobrazbom
u potpunosti su upoznati s primjenom solarne
tehnike i u stanju su ponuditi optimalno tehničko
rješenje u skladu s traženim zahtjevima.
Da bi se odredila optimalna površina
kolektora za zagrijavanje tople vode,
pomoć grijanju i sl. na osnovu utjecajnih
faktora (podaci o Sunčevom zračenju, nagib
i orijentacija kolektora, tip kolektora, profil
potrošnje topline kroz godinu dana, dužina
cijevnih vodova, izolacija i sl.) potrebno
je za svaki dan u mjesecu, integracijom po
satima, izračunati doprinos Sunčeve energije.
Taj opsežni posao najčešće se obavlja pomoću
računala simulacijom rada solarnog sustava
tijekom cijele godine. Simulacijskim postupkom
dobivaju se najtočniji podaci jer on obuhvaća
dinamiku sustava. U tu svrhu razvijeno je
mnogo kompjuterskih programa TSOL,
ESOP, F-CHART i sl. Vrlo često prisutne
su situacije gdje se zbog procjene financijskih
ulaganja želi na jednostavan i brz način doći
do podatka koliki je potreban broj kolektora.
Upravo u tu svrhu tvrtka MC Solar
svojim budućim korisnicima usluge pripremila
je za korištenje na svojo web stranici model
za orijentacijski proračun potrebnog broja
kolektora za pripremu tople potrošne vode
(vidi Online - proračuni).
Troškovi ulaganja
Cijena solarnog sustava za obiteljsku kuću
kreće se u rasponu 25 000 - 45 000 kn, a ovisna
je o njegovoj namjeni. Uz daljnji porast cijene
energenata obračun utrošene energije u kućanstvu
sve više će ići u prilog korištenju Sunčeve
energije. Ako se uzme u obzir vijek
trajanja solarnog sustava više od 20 godina,
investitor koji se već danas odluči za upotrebu
solarne energije naći će se na pravoj strani,
ne samo u ekološkom, nego i u ekonomskom smislu.