Solarni kolektori
Toplinski solarni sustavi = besplatna proizvodnja topline
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.
Solarni kolektori
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 stupnjeva. 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 davatelja 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.
Pročitajte i ostale članke na temu solarni kolektori
MC Solar d.o.o.
Specijalizirana tvrtka za primjenu obnovljivih izvora energije i naprednih tehnologija
Zadvorska 19 10 020 Zagreb
Tel: 01/ 6537 960
Fax: 01/ 6537 960
Mob: 091/ 9174 747
mail: info@mcsolar.hr