SOLARNI KOLEKTORI

SOLARNI KOLEKTORI
SOLARNI SISTEMI ZA TOPLU VODU
Tuzla, Oktobar 2011.
SOLARNI KOLEKTORI
SOLARNI SISTEMI ZA TOPLU VODU
Tuzla, Oktobar 2011.
Izdavač:
Centar za ekologiju i energiju
M. i Ž. Crnogorčevića 8
75000 Tuzla, Bosna i Hercegovina
tel/fax: +387 35 249 311
[email protected]
www.ekologija.ba
Autor:
Sejfudin Agić, dipl.ing.elektrotehnike
Koautori:
Mr.sc. Džemila Agić
Vanja Rizvić, dipl ing.tehn.
Denis Žiško, koordinator projekta
Tehnička priprema i design:
Goran Marković, dipl.ecc
Štampa:
Tiraž:
OFF-SET Tuzla
1000 primjeraka
Sponzori
projekta:
Die Interdepartementale Plattform zur Förderung
der erneuerbaren Energien in der internationalen
Zusammenarbeit (REPIC)
Das Detailhandelsunternehmen Migros
Die Planungsfirma Metron AG
SADRŽAJ
Fosilna ili obnovljiva energija?
Potencijali obnovljivih energetskih resursa
Solarna ili energija Sunca
Solarna arhitektura
Fotoćelija i fotonapon
"Uključimo" se na Sunce!
Energija iz solarnog kolektora
Solarni potencijal u BiH
Sastavljanje solarnog kolektora
Kućište panela
Sistemi apsorbirajućih cijevi i ploča
Apsorbirajuća krila
Izolacija panela i umetanje cjevovoda
Postavljanje solarnog kolektora
Aktivni sistemi zatvorene petlje
Postavljanje panela
Instaliranje sistema za toplu vodu
Izolacija i završni radovi
Jedna finansijski pristupačnija varijanta
Termosifonski efekat
Proširenje solarnih sistema
Umjesto zaključka
1.
1.
1.
2.
3.
4.
5.
5.
5.
6.
6.
7.
10.
14.
14.
15.
17.
18.
19.
20.
22.
23.
FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA?
Fosilna obnovljiva energija?
Današnje
čovječanstvo uglavnom energiju
proizvodi sagorijevanjem uglja, gradnjom velikih
brana ili iz nuklearnih centrala i na taj način troši
neobnovljive resurse, zagađuje okoliš i živi u
stalnom strahu od mogućih novih nuklearnih
katastrofa.
je oko 1600 kWh/m2, a na sjeveru 1240 kWh/m2,
tako da je prosjek za područje Tuzlanskog kantona
oko 1300 kWh/m2. Prema statističkim podacima, u
BiH je godišnje oko 270 sunčanih dana. Ovi podaci
su pokazatelj da je postavljanje i korištenje solarnih
kolektora u sistemima za toplu vodu moguće i
isplativo.
Globalno posmatrano, možemo reći da je u "svojoj
energetskoj istoriji" svijet došao do kraja jedne
epohe kada neobnovljivi izvori energije ne mogu
biti osnova za planiranje budućeg razvoja i kada se
postavlja pitanje – šta dalje?
Odgovor možemo potražiti u obnovljivim izvorima
energije.
Karakteristika obnovljivih izvora energije je da se
tokom korištenja njihove zalihe ne smanjuju kao
kod fosilnih goriva, ima ih u ogromnim količinama
i, što je veoma važno, ne zagađuju okoliš.
Potencijali obnovljivih energetskih resursa
Mogućnosti dobivanja eneregije iz obnovljivih
energetskih izvora još nisu do kraja ispitane, ali
pogledajmo koliki je taj potencijal. Na pitanje
koliko to energije možemo dobiti, kratak odgovor
glasi: i više nego što nam je potrebno. Ali, da
bismo pojasnili prisjetimo se koliko energije
trošimo i koliko nam različitih energetskih izvora
stoji na raspolaganju.
U svim rijekama svijeta ima upravo toliko
energetskog potencijala kolike su naše trenutne
potrebe. Energetski potencijal okeanskih talasa,
nastalih uticajem plime i oseke, je dovoljan da
proizvede duplo više energije nego što nam je
potrebno. Geotermalni potencijal je pet puta veći,
dok je svjetski potencijal biomase oko dvadeset
puta veći od naših potreba. Dvjesto puta veći je
potencijal vjetra, a potencijal Sunčeve energije na
našoj planeti je 2850 puta veći od trenutnih
godišnjih energetskih potreba.
Zajednički izvor svih obnovljivih izvora je Sunce
čiji kapacitet možemo smatrati neograničenim.
Sunčeva energija je resurs koji je, zavisno od
klimatskog područja, u većoj ili manjoj mjeri
dostupan svim ljudima.
Ako se u obzir uzme područje Bosne i
Hercegovine, solarno zračenje u južnim dijelovima
Slika 1. Solarni potencijal Bosne i Hercegovine
Namjera ovog priručnika je da pokaže alternative i
mogućnosti, te promovira jednostavne sisteme za
zagrijavanje tople vode korištenjem Sunčeve
energije.
Priručnik je pripremljen na osnovu znanja, iskustva
i maerijala koji su nastali kao rezultat
implementacije konkretnih projekata Centra za
ekologiju i energiju iz Tuzle. U njemu je pokazano
da je moguće uz pomoć osnovnih znanja i vještina
koje imaju osobe koje se bave vodo, elektro i
instalacijom centralnog grijanja napraviti solarne
sisteme za zagrijavanje vode čijim korištenjem će
se umanjiti računi za električnu energiju, koja je
trošena za zagrijavanje vode i uticati na očuvanje
okoliša.
Solarna ili energija Sunca
Bez imalo sumnje, među obnovljivim energetskim
izvorima solarna energija je najinteresantnija, a
dobila je ime po latinskoj riječi koja označava
Sunce – "Sol". Sunce je obožavano od davnina
(slika 2) i zbog činjenica da je jedno od primarnih
pokretačkih sila života uopće, nije ni čudo da nam
može pomoći u spašavanju od posljedica koje su
nastale korištenjem fosilnih energetskih resursa.
Što se tiče izvora energije, solarna energija ima
najviše prednosti. Prvo, nema nijedne zemlje na
svijetu koja nema Sunčeve svjetlosti i drugo, skoro
svaki oblik savremene energije potiče od Sunčeve.
1
FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA?
Slika 2. Obožavanje i kultovi Sunca su pratilje ljudske civilizacije
Sunčeva svjetlost izaziva temperaturne promjene
koje pokreću vjetrove i okeanske struje, opstanak
biljnog i životinjskog svijeta i neophodna je za
održavanje vodenog ciklusa rijeka i mora.
Bez Sunca, naša planeta ne samo da ne bi mogla
održavati živi svijet, već ne bi ni bila dovoljno
topla da održava geotermalne izvore pod zemljom.
Važnost Sunca u našoj svakodnevnici je, također,
vrlo značajna. Zbog Sunca nam nisu potrebne
baterijske lampe po cijeli dan, niti moramo da
grijemo svoje domove tokom određenih godišnjih
doba, možemo sušiti veš napolju, očuvati hranu bez
potrebe za hemikalijama, možemo ići na godišnji
odmor na toplija odredišta kako bismo uživali u
Suncu i njegovoj toplini.
Čak i fosilna goriva koje ekolozi nekada zovu još i
"starom biomasom" akumulirala su energiju Sunca.
Na slici 3 je prikazan energetski bilans Sunčevog
zračenja na Zemlji.
Slika 3. Energetski bilans Sunčevog zračenja
Solarna arhitektura
Arhitekte i građevinci koriste pasivni solarni
princip kako bi proizveli besplatno osvjetljenje i
grijanja uz pomoć Sunčeve svjetlosti. Upravljanje
Sunčevom energijom moguće je izborom boja
objekata. Bijele fasada kuća reflektira svjetlost, što
znači da se može održavati hladnija temperatura u
kućama.
Obrnuti učinak može se postići farbanjem zidova
kuća u crno. Postavljanjem prozora na južnu stranu
kuće, za nas koji živimo na sjevernoj hemisferi,
omogućava se značajan dotok besplatne toplote i
svjetlosti čak i zimi.
Slika 4. Solarna arhitektura
Slično tome bi se mogao ugraditi i prozor na krovu,
kako bi posvijetlio inače prirodno mračnu sobu.
2
FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA?
Fotoćelija i fotonapon
S druge strane postoje aktivne metode za korištenje
solarne energije, gdje se vrši konverzija Sunčeve
svjetlosti u istosmjerni napon u tzv. fotonaponskim
ćelijama.
Fotoćelije ili fotovoltaici (photovoltaics) su nastale
iz grčkih riječi za svjetlo "photo" i jedinice za
električni napon "volt".
Prve silicijske fotoćelije (PV-ćelije) iz 1950.-ih
godina bile su oko 4% efikasne. Neke današnje
imaju stepen efikasnosti skoro 30%. To znači da se
preko četvrtine ukupne svjetlosti koja pogodi fotoćeliju pretvara u električnu energiju.
se fotonapon, odnosno istosmjeni napon vrijednosti
od 0,4 do 0,5 V.
Proizvedena energija se prenosi i skladišti u bateriji
(akumulatoru) odakle se može koristiti direktno
kao istosmjerna struja, ili se invertovanjam može
pretvoriti u izmjeničnu struju.
Najpoznatije upotrebe PV-a su u programima za
izučavanje svemira – interplanetarnim stanicama,
satelitima (slika 6), planetarnim istraživanjima
pomoću robota...
Pretvaranje "samo" četvrtine možda i ne izgleda
mnogo, ali ako znamo da oko 7x1017 kWh solarne
energije dospije na Zemljinu površinu, onda bi se
pretvorbom tolike količine energije mogle i više
nego zadovoljiti sve naše energetske potrebe.
PV-ćelija funkcionira na bazi dva ultra tanka sloja
silicija koja su smještena između dva sloja
elektroda (slika 5).
Slika 6. Interplanetarna svemirska stanica
Postoje mnogi "prizemljeniji" načini upotrebe
fotonaponskih tehnologija. Jedan od najkorisnijih
načina je osiguravanje energije na nepristupačnim i
udaljenim lokacijama. To bi značilo da je
nepotrebno ugraditi dodatne kablove za prenos
samo da bi se dovela električna energija
meteorološkoj stanici na vrhu planine, ili da bi brod
koji se nalazi na sredini okeana obavio poziv putem
radija.
Slika 5. Princip rada fotonaponske ćelije
Sunčana ćelija izvodi se kao PN-dioda.
Djelovanjem Sunčevog zračenja generiraju se
parovi nosilaca naboja. Zbog električnog polja u
osiromašenom području, generirani parovi naboja
se razdvajaju, slobodni elektroni kreću se u smjeru
N-poluprovodnika, a šupljine u smjeru Ppoluprovodnika. Na priključcima PN-diode stvara
Zahvaljujući fotonaponu, naučnici na sjevernom i
južnom polu su u mogućnosti da izvrše svoja
ispitivanja sa više nego dovoljnom količinom
električne energije
U urbanoj sredini bezbrojni su načini primjene ove
tehnologije. Zamislimo samo da sva vozila više
nisu ovisna o gorivu i da se oslanjaju isključivo na
solarnu energiju.
Najveći problem za modernu PV-industriju jeste
cijena. Jednostavno rečeno, fotonaponske ploče su
skupe jer silicijum od kojeg se prave mora biti
3
FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA?
izuzetno čist. Količina potrebna za jednu PV-ploču
od 50W bila bi dovoljna za oko 2000 računara.
fotonaponskih sistema opadnu da bismo otpočeli sa
najjeftinijim načinom korištenja energije Sunca –
pasivnim sunčanim kolektorima za zagrijavanje
tople vode.
Podsjetimo se da preko polovine energetskih
potreba domaćinstava troši na grijanje, a onda
zamislimo mogućnost uštede kućnog budžeta kada
bi sva, ili dio energije koja otpada na grijanje,
dolazila besplatno od Sunca. Do 90% potreba
domaćinstava za toplom vodom bi se moglo
zadovoljiti iz kolektora.
Slika 7. Fotoćelije na krovu
Solarna industrija ulaže velike napore da svoje
proizvode učini pristupačnima. Obzirom na to da
su cijene obrade silicija visoke, naučnici i inženjeri
rade na smanjivanju potrebnih količina silicija a da
time ne štete PV-kvalitetu.
Danas se eksperimentiše sa hologramima koji
preusmjeravaju Sunčevu svjetlost, da bi se dobili
modeli za 75% povoljniji od tradicionalne PVploče.
"Uključimo" se na Sunce!
Energija Sunca se koristi pri proizvodnji električne
energije u solarnim elektranama. Najčešće
implementirani modeli solarnih elektrana koriste
ogledala za skupljanje svjetlosti (slika 8).
Najjednostavniji sistemi podrazumijevaju da
nabavimo stari bojler, bure ili neki slični rezervoar,
da ga obojimo crnom bojom, priključimo na
vodovodne cijevi i postavimo na Suncem
osvijetljen prostor. Međutim, tu dolazi do velikih
gubitaka toplote noću i obično se dobivena topla
voda ohladi do jutra.
Još bolji efekat se postiže postavljanjem bojlera u
veliku kutiju koja bi se pokrila nekim providnim
prekrivačem. Za još veći učinak, bi se mogao
koristiti sistem malih cijevi umjesto jednog velikog
bojlera, te povećati površinski dio kojeg Sunčeva
svjetlost direktno pogađa.
Uz dodatak pumpe, elektronike, ventila i malo
većeg rezervoara za vodu koji bi bio izoliran,
sistem sa pasivnim, tzv. pločastim kolektorima bio
bi primjenjiv za sve moguće vanjske uslove.
Slika 8. Solarna elektrana sa rotirajućim ogledalima
Velika polja rotirajućih ogledala usmjeravaju
Sunčevu svjetlost na vrh centralnog tornja gdje
zagrijana tečnost, koje se unutra nalazi, dostiže
temperature do 1500°C.
Ne moramo čekati da neka firma odluči da sagradi
solarnu elektranu u našoj zemlji, ili da cijene
Slika 9. Montirani pločasti solarni kolektori
Efikasniji sistemi od gore pomenutih, su tzv.
vakuumski kolektori, sa efikasnošću do 75%.
4
ENERGIJA IZ SOLARNOG KOLEKTORA
Energija iz solarnog kolektora
Sistemi koje promoviramo su jednostavni. Ne radi
se ni o kakvoj komplikovanoj nauci. Sve čime se
treba služiti jesu zdrav razum, poznavanje osnova
vodo, elektro i instalacija centralnog grijanja i
nešto malo alata kojeg posjeduje skoro svako
domaćinstvo.
Solarni potencijal u BiH
Kako bismo imali predstavu o tome koliko tačno
potencijala imamo, saznajmo koliko je približno
solarno zračenje u našoj okolini. Južni dijelovi
Bosne i Hercegovine imaju solarno zračenje oko
1600 kWh/m2, a na sjeveru 1240 kWh/m2, što je
otprilike prosjek za ovaj region od 1300 kWh/m2
(slika 10).
Broj sunčanih dana u godini za Bosnu i
Hercegovinu je oko 270.
Sunčevo zračenje bilo da je direktno ili indirektno
čak i u maglovitim danima dopire do površine
kolektora i izvor je solarne energije.
Slika 10. Prosjek godišnje solarne radijacije na evropskom nivou (kW/m2)
Sastavljanje solarnog kolektora
dozvoljava temperaturne vrijednosti od oko 5065ºC.
Ključni dio sistema solarnog kolektora jeste
pločasti panel. To je dio kroz koji Sunčeva svjetlost
ulazi u sistem i pretvara se u toplotu. Radi na
principu minijaturnog staklenika smještenog na
krovu kuće.
Na panel je postavljen transparentni prekrivač koji
sprečava izlazak Sunčeve svjetlosti, dok
apsorbirajuća ploča i izolacija služe kao primaoci
solarne energije. Određena količina energije može
se izgubiti u vidu toplote koja izlazi bočno ili sa
donjih strana panela, ali izolacijom i upotrebom
materijala sa izolacionim osobinama (kao što je
drvo), takvi gubici se mogu umanjiti. Rezultat je
maksimalna količina energije dobivena i
apsorbirana u sistemu, a koja nakon toga prelazi u
tečnost unutar cjevovoda koji toplotu prenose do
izmjenjivača za zagrijavanje vode.
Slika 11. Princip funkcioniranja solarnog panela
Tokom sunčanog, ljetnog dana, tečnost koja se
zagrijava u cijevima obično doseže temperature od
60-80ºC ili više, dok jedan takav dan zimi
Ovi podaci ukazuju na to da, za razliku od
mišljenja mnogih, solarni kolektori rade jednako
dobro i tokom zime.
5
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Kućište panela
Način kako ćemo napraviti kućište panela zavisi,
prije svega, od toga koliko novca želimo investirati
u kompletan sistem za dobivanje tople vode.
Ako koristimo drvo kao gradivni materijal za
kućište panela minimiziramo gubitke toplote. Ali,
mi smo se odlučili za kučište od aluminija koje je
otporno na vremenske uticaje i mnogostruko
produžava radni vijek sistema.
Ne treba nanositi silikon na dio koji će sačinjavati
donji kraj panela, kada je postavljen koso na krovu
Na ovaj način sva vlaga i/ili kondenzacija stvorena
unutar panela može da ispari (iskapa) na tu stranu.
Kako smo rekli, od finansijskih mogućnosti zavisi
kvalitet i dužina radnog vijeka sistema za toplu
vodu. Za one koji su u mogućnosti dobro je da
izradu kućišta panela koriste aluminij jer ima dug
radni vijek, a i lagan je.
Radi poređenja, govorićemo o obje varijante,
zavisno o njihovim prednostima.
 Izmjerimo (dva puta!) i isječemo daske na
željene dimenzije, obradimo daske šmirgl
papirom i nanesemo dva sloja laka otpornog
na vremenske prilike.
 Daske, poredamo tako da se uklope i nanesemo
lijepak na sva mjesta gdje se daske spajaju.
 Na pozadinu panela treba pričvrstiti
aluminijsku ploču u ravnomjernim razmacima i
obavezno je pričvrstiti i za srednji poprečni dio.
Slika 13. Aluminijska kućišta panela
 Na kraju nanesemo silikon sa unutrašnje i
spoljašnje strane sastava aluminijske ploča i
daske.
Slika 14. Aluminijska kućišta panela na radnom stolu
Sistemi apsorbirajućih cijevi i ploča
Prvi dio apsorbirajuće ploče jeste mreža cijevi kroz
koju će teći voda, odnosno zagrijana tečnost.
 Treba izrezati sve cijevi na odgovarajuću
dužinu kako bi se uklopile u kućište panela
koje smo već izgradili. Plastični nosači i svaki
fiting utiče na dužinu cijevnog sistema.
Slika 12. Drveno kućište panela i materijal potreban za
njegovu izgradnju
 Nakon mjerenja i sječenja cijevi, očistimo
krajeve svake cijevi komadićima žičane vune,
kao i unutrašnjost i vanjsku površinu svih
fitinga, zavisno od toga na kojem će se mjestu
spajati.
6
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
 Kada smo sigurni da će cijevni sistem
odgovarati kućištu panela, možemo početi sa
spajanjem cijevi i fitinga.
Slika 16. Kalaj za lemljenje se dodaje
samo sa gornje strane i sam razliva
Apsorbirajuća krila
Slika 15. Smjer protoka vode kroz mrežu cijevi
 Nanesemo pastu za lemljenje na cijevi i fitinge
na svim kontaktnim mjestima. Previše je i u
ovom slučaju bolje nego premalo! Ovaj prvi
korak u procesu lemljenja je apsolutno
neophodan, jer pasta dozvoljava otopljenom
lemu (kalaju) da utiče u fitinge gdje je potrebno
da se stvori čvrsta veza poput žiga.
 Sada zagrijavamo cijev i fitinge koristeći se
plamenikom, a plamen lagano pomjerajući sa
jedne na drugu stranu, kako bi se izbjeglo
paljenje metala. Temperatura je dovoljno
visoka za nanošenje lema kada se lem u dodiru
sa cijevi odmah počne topiti, te izazvati
ulivanje lema u cijevi i fiting.
 Preporuka za profesionalnije sisteme je da se
svi spojevi, a pogotovo spojevi cjevovoda u
kolektoru, zbog mogućnosti ekstremno visokih
temperatura i pritiska spajaju varenjem, tzv.
tvrdo lemjenje.
 Ponovimo ovu radnju na svakom spojištu sa
bilo kojom vrstom fitinga. Vjerovatno će biti
male stvrdnutih kapi lema na donjem dijelu
spojišta. Možemo ih otkloniti turpijom za
metal, ali to nije neophodno.
Nakon što su sva spojišta dobro zalemljena,
provjerimo da li su vam cijevi negdje šuplje. Za to
je potrebno jedan otvor cijevi začepiti, te cijev
ispuniti vodom. Provjeriti svaki fiting da li curi.
Većina šupljih mjesta su posljedica lošeg lemljenja
sa premalo paste ili lema nanesenog prvi put.
Slijedeći koraci su u vezi sa izgradnjom
apsorbirajućih krila potrebnih za izradu
apsorbirajuće ploče. Ova krila se prave na taj način
što se bakarne ploče djelimično saviju oko cijevi,
što omogućava odgovarajući kontakt i dozvoljava
dovoljan dotok toplote tečnosti unutar cijevi.
 Postavimo sistem cijevi unutar kućišta panela
kako bismo izmjerili širine i dužine potrebne za
bakarna krila.
 Treba se uzeti u obzir i obim cijevi u
određivanju prave širine ploče koja će da čini
buduće krilo. To se može jednostavno
izračunati određivanjem polovine obima cijevi
(O) i oduzimanjem presjeka cijevi (p).
Dobivenu vrijednost dodajemo širini krila koju
smo ranije izračunali (š) da bismo dobili pravu
širinu krila potrebnu za bakarne ploče. U
slučaju cijevi promjera 15 mm, znači da je
prava širina krila zapravo za 8,55 mm veća od
navodne širine.
Slika 17. Računanje širine bakarnih krila
 Označimo i izrežemo bakarnu ploču prema
dimenzijama koje smo izračunali.
 Postavimo izrezane ploče na donji dio kalupa
za lim. Postavimo ploče u sredinu i označimo
liniju po sredini ploče ako je to neophodno.
Pažljivo postavimo gornji dio alata za
7
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
kalupljenje lima uz središnju liniju i gumenim
čekićem dva dijela ovog alata spojimo.
dijelovima cijevi koji su izloženi, tj. gdje
Sunčeva svjetlost direktno pada na cijevi.
Ako vam se čini da je prikazani način izrade
cjevovoda i aprorbirajućih krila komplikovan,
nemojte odustati. Iz iskustva vam možemo reći da
je veoma zabavan, a nije ni skup.
Slika 18. Pravljenje utora na limenim kricima
Za one koji imaju veće izvedbene zahtjeve
preporučujemo da apsorpciona krila kupe. Tržište u
Bosni i Hercegovini već nudi apsorbirajuća krilaca
na koja su laserski spojeni cjevovodi standardnih
dimenzija. Krilca su premazana lakom koji
povećava njegove apsorpcione sposobnosti (slika
21 i slika 22).
Slika 19. Izgled krila sa udubljenjem
Slika 21. Apsorbirajuće krilce sa zaštitom
Slika 20. Zalemljena krila i cijevi spremni za farbanje
 Sada možemo početi sa sklapanjem
apsorbirajućih krila i cijevnog sistema. Kao i
ranije sa lemljenjem, obavezno nanesemo
dovoljno paste za lemljenje na donji dio cijevi i
na udubljenje krila. Ne moramo lemovati cijelu
dužinu krila, nego samo na nekoliko mjesta da
bismo zaštitili cijev i krilo i spojili ih zajedno.
Sada smo spremni za lemljenje krila sa
sistemom cijevi.
 Posljednji korak u izradi apsorbirajuće ploče
jeste njeno bojenje crnom mat bojom, na onim
Slika 22. Apsorbirajuće krilce – gornja strana
U ovom slučaju sklapanje sistema cjevovoda u
kojem će se vršiti neposredna konverzija toplotne
energije znatno je olakšana i realizirali smo je na
način kako je opisano u daljem tekstu.
Izradili smo pomoćni alat (pravougaoni metalni
okvir na slici 23) za bušenje cijevi na unaprijed
proračunatom razmaku potrebnom za montažu
apsorbirajućih krila.
8
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Cijevi nosači se postavljaju u posebno konstruirane
držače na radnom stolu radi daljeg varenja i
montaže.
se od radne površine i držača koji učvrste
konstrukciju tokom varenja, što omogućava
održavanje pravougaonog oblika i razmaka među
krilcima i spriječava uvijanje konstrukcije.
Slika 23. Pomoćni alat za bušenje nosača konstrukcije krilaca
Radi kvalitetnijeg i pouzdanijeg varenja (tvrdi lem)
prečnik rupa nosača treba da je neznatno veći od
prečnika cijevi apsorbirajućih krilaca koja ulaze u
njih.
Slika 26. Detalj konstrukcija sa držačem i utaknutim krilcima
Slika 24. Rupe u nosaču konstrukcije krilaca
Slika 27. Varenje krilaca na konstrukciju
Slika 25. Sklapanje konstrukcije sa apsorbirajućim krilima
Krilca se očiste i utaknu u nosač konstrukcije na
radnom stolu koji je prilagođen za ovu operaciju.
Prilagođeni, posebno konstruirani radni sto, sastoji
Slika 28. Detalj tvrdog vara na krilcima
9
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Pri varenju koriste se bakarne šipke, tzv. tvrdi lem
koji obezbjeđuje rad pločastog panela i na
temperaturama preko 200°C. Najbolje je taj dio
posla prepustiti profesionalcima.
Dostignutu pritisak mjerimo manometrom (slika 31
i slika 32).
Slika 31. Ispitivanje nepropusnosti konstrukcije cjevovoda
Slika 29. Završena konstrukcija cjevovoda
Slika 32. Mjerenje pritiska u konstrukciji cjevovoda
Slika 30. Sistem cjevovoda i kućište panela
Da bismo bili sigurni da konstrukcija cjevovoda
može izdržati visoke temperatute i pritiske koji će
se neizostavno pojaviti u budućem radu, treba
provjeriti kvalitet lemljenja. U tu svrhu se jedan
kraj konstrukcije cjevovoda zatvori nepropusnim
čepom a na drugi se upumpava komprimovani zrak
iz kompresora do pritiska 7-8 bara.
Slika 31. Ispitivanje nepropusnosti konstrukcije cjevovoda
Nakon provjere kvaliteta lemljenja potrebno je
kompletnu konstrukciju sa cijevima postaviti
unutar kućišta pločastog panela. Pri tome ne treba
skidati zaštitnu foliju sa apsorbirajućih krilaca, jer
nečistoće na njima trajno ostaju. Ali, prvo treba
pripremiti kućište panela stavljanjem izolacije.
Izolacija panela i umetanje cjevovoda
Slika 33. Izolacija od kamene vune
10
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Izolacija se ugrađuje kako bi se minimizirao
gubitak toplote.
Da bi izolacija bila otporna na direktni dodir sa
vrelom konstrukcijom cjevovoda i apsorbirajućih
ploča treba izabrati presovanu kamenu vunu,
debljine 5 cm.
Prije postavljanja izolacije na kućištu panela
potrebno je izbušiti rupe za izvode cjevovoda na
obje duže strane kućišta (slika 34 i slika 35).
Bočni otvori buše se zato da bi se olakšala montaža
sistema cjevovoda i treba dobro izračunati položaj
mjesta za rupe. Oprez! Napravljenu grešku je teško
ispraviti, u kolektor će ulaziti zrak, a cjevovod neće
stabilno stajati.
Slika 36. Režite izolaciju na ravnoj i čistoj površini
Potrebno je isjeći odgovarajuće komade izolacije
za izoliranje bočnih strana kućišta panela i ugurati
ih tako da ispune prostor do metalnih stjenki.
Pažnja! Osjetljivije osobe obavezno trebaju koristiti
zaštitne rukavice.
Slika 34. Bušenje panela za izvode cjevovoda
Slika 37. Izoliranje kućišta i stranica panela
Slika 35. Otvor za izvode cjevovoda
Sada izmjerimo i izrežemo ploče od kamene vune
koja treba da se uklopi u kućište panela.
Slika 38. Detalj ispravno postavljene izolacije
Voditi računa da se ploče režu za 5-10 mm duže od
izmjerene vrijednosti, jer je poželjno da izolacija
ispuni cijeli ram i da nema razmaka ili šupljina
između susjednih komada izolacije ili rama.
Sada je potrebno postaviti provjereni cjevovod sa
apsorbirajućim pločama. Ako smo dobro izbušili
izvode na kućištu panela, ovo operacija ne bi
trebala predstavljati problem.
11
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Nakon ubacivanja konstrukcije u unutrašnjost
kućišta, potrebno je još dodati bočnu stranu na
kućište, izolirati njenu unutrašnjost i pričvrstiti je.
Ali, prije konačnog lemljenja neophodno je
napraviti ležište za termoelement.
Slika 39. Ubacivanje unutrašnjih instalacija u kolektor
Voditi računa da ulazno/izlazne cijevi budu
provučene kroz gumene dihtunge (slika 40).
Pomoći će vam ako cijev pokvasite vodom
pomješanom sa deterdžentom. Cijev se onda lakše
provlači kroz otvor na kućištu i kroz dihtung.
Slika 42. Kućište termoelementa pravi se od komada krilca
Termoelementi (ima ih tri) mjere temperaturu
medija u cjevovodima, na izlazu iz kolektora i u
bojleru. U našem slučaju smo ležište
termoelementa vezali na strani izlaza toplog medija
na apsorbirajuće krilce. Osim ove postoje i druge
praktične varijante mjerenja temperature medija.
Slika 40. Ispravno postavljena cijev kroz gumeni dihtung
Sada se još zaleme mesingani holenderi koji služe
za vezivanje kolektora. Preporučljiva je ovakva
fleksibilna vez, iako se pri postavljanju može
napraviti i čvrsta veza. U tom slučaju se izlazne
cijevi sastave pogodnim prelazima i zaleme.
Slika 43. Kućište termoelementa učvršćeno na krilcu
Slika 41. Holender za elastičnu vezu kolektora
Slika 44. Kućište termoelementa izvodi se van kućišta panela
12
SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Kao što smo rekli, postavili smo bočnu stranu i,
pošto se radi o aluminiju, ponovo smo potražili
pomoć profesionalca koji zna variti ovaj metal.
Ne zaboravite! Prije postavljanja kaljenog stakla
treba skinuti zaštitnu foliju sa apsorbirajućih krila i
pazite da ih više ne dodirujeta ili isprljate.
Slika 45. Varenje bočne strane aluminijskog rama
Slika 48. Staklo se pažljivo postavlja na kućište
Sad je naš kolektor kompletiran i nedostaje još
samo prozirni pokrivač sa gornje strane. Kao
pokrivač koristili smo kaljeno staklo za solarne
kolektore, proizvođača iz Lipika – Hrvatska. Staklo
propušta svjetlosno i toplotno Sunčevo zračenje u
unutrašnjost kolektora i tu ga zadržava. Tako u
kolektoru dobivamo efekat staklenika.
Staklo se postavlja na jednakom rastojanju od
ivica kućišta panela, a preostali prostor se ispuni
silikon. Silikoniranje se izvodi sa specijalnim
silikonom otpornim na visoke temperature.
Slika 49. Silikoniranje stakla prije zatvaranja
I kolektor je već dobio svoj prepoznatljivi izgled.
Slika 46. Kaljeno prizmatsko – solarno staklo
Slika 47. Postavljanje dihtunga na kaljeno staklo
Slika 50. Postavljanje završnog poklopca kolektora
13
POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Nedostaje samo montaža završnog poklopca koji
učvršćuje staklo i štiti unutrašnjost od prodora
vlage. Nakon bušenja rupa na rastojanju od 10-tak
cm po obodu kućišta postave se zakovice.
Slika 54. Transport kolektora
Slika 51. Detalj poklopca kolektora sa zakovicama
Postavljanje solarnog kolektora
Solarni panel je najvažniji dio kompletnog solarnog
sistema za zagrijavanje vode, ali bez ostatka
sistema, u suštini, imamo samo moderno izrađenu
kutiju na krovu.
Ono što slijedi jesu osnovni podaci o
mogućnostima i upute o instaliranju kompletnih
sistema.
Slika 52. Jedan pasivni solarni kolektor
Opis koji slijedi predstavlja instaliranje solarnog
sistema kako smo ga mi realizirali, uz napomenu da
je svaka od instalacija (bilo ih je deset) bila
drugačija.
Dakle, na slijedeće upute gledajmo kao na vodič za
izradu funkcionalnog vlastitog solarnog kolektora.
Aktivni sistemi zatvorene petlje
Sistem koji je instaliran nije najjednostavniji, ali je
jedan od najefikasnijih. Osnovne komponente
sistema su prikazane pojednostavljeno na slici 55.
Napravili smo tzv. aktivni, sistem zatvorene petlje.
Slika 53. Kolektori spremni za transport
Nakon što su uspješno sastavljeni svi kolektori,
izvršena je distribucija.
Već istog dana su neki učesnici projekta krenuli sa
instaliranjem vlastitih sistema za toplu vodu. Puni
nestrpljenja i radoznalosti da ispitaju funkcionalnost onog što su sami sastavili.
Slika 55. Princip sistema za dobivanje tople vode
14
POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
Zove se aktivni sistem jer autonomno radi nadziran
elektronskim regulatorom. Prednost aktivnog
sistema se ogleda u tome što ugrijani medij za
prenos toplote kruži upravljan vrijednostima
vanjske temperature koja uključuje pumpu, tj
elektronskog regulatora koji pokreće rad pumpe
prema temperaturnim razlikama panela i bojlera.
sa promjenjivim nagibom. Samo u tom slučaju
ćemo tokom čitave godine imati najefikasnije
iskorištenje Sunčeve toplote, jer će zraci na panel
padati pod otprilike 90°. I takvi sistemi postoje,
samo je pitanje sa koliko finansija raspolažete.
Instalirani sistem je tzv. sistem zatvorene petlje jer
tečnost za provođenje toplote (npr. glikol) koja teče
kroz sistem cjevovoda nije u direktnom dodiru sa
vodom koju ćemo koristiti iz bojlera.
Sistemi zatvorene petlje funkcioniraju na principu
neprekidne cijevi u kojem voda kruži iz panelkolektora u bojler i tako ukrug. Unutar bojlera, ona
teče kroz izmjenjivač toplote, a izlazi na krovu da
bi se dalje zagrijavala pod Sunčevom toplotom.
Očigledno, sistem zatvorene petlje cijelo vrijeme
zadržava isti medij za prenos toplote (tečnost), te se
na taj način minimizira taloženje kamenca. Da bi se
eliminiralo zamrzavanje tečnosti najčešće se koristi
etilen glikol, iako je za okoliš povoljnije rješenje
propilen glikol. Glikol se miješa u 30%-tnom
rastvoru sa vodom. Iako je ovako napunjen sistem
otporan na niske temperature, ipak ga treba svakih
tri do deset godina provjeravati i po potrebi
zamijeniti tekućinu, ili popraviti koncentraciju
glikola. Ako se desi da sistem curi, ne smijeno ga
dopuniti vodom nego 30% procentnim rastvorom.
Postavljanje panela
Slika 56. Nagib kolektora zavisi od doba godine
Oprez! Teško je obezbijediti sigurnost priključnih
mjesta pri izmjeni nagiba i zbog toga
preporučujemo da vašem kolektoru obezbijedite
fiksni nagib od otprilike 45°.
Krovovi na našim kućama su približno navedenih
nagiba pa je ponekad dovoljno napraviti samo
jednostavni držač (slika 57) koji će zadovoljiti sve
uslove.
Za postavljanje panela neophodno je konstruirati
nosač prema postojećim dimenzijama panela.
Nosač se postavlja na dijelu objekta koji će
poslužiti za postavljanje panela.
Mjesto za postavljanje panela se određuje prema
orijentaciji u odnosu na strane svijeta.
Nosač panela se može napraviti od čeličnih Lprofila. Iz estetskih razloga, kao i zbog povećanja
životnog vijeka, nosač treba pažljivo premazati
zaštitnom farbom. Nosač mora imati rupe koje
služe za postavljanje na krov i za učvršćivanje
panela.
Najvažnija stvar u svemu je napraviti nosač tako
da je nagib panela koji će se postaviti na njega
približno 45°.
Na slici 56 prikazali smo zavisnost nagiba
kolektora od položaja Sunca kroz sva četiri
godišnja doba. Bilo bi optimalno praviti kolektore
Slika 57. Principska šema postavljanja jednog panela na krovu
Svrha nosača je dvostruka. Prvo, štiti panel da ga
ne bi vjetar oborio ili da se ne bi uvrnuo, a drugo,
odiže panel od krova za barem 10cm, stvarajući
dovoljno prostora da kiša ili snijeg mogu proći
ispod njega (bez odvajanja od krova bi zimi, uz
15
POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA
mali sniježni nanos, moglo doći do smanjene
efikasnosti i povećanja vlage).
Da bismo pričvrstili čelično kućište za krov,
postavimo ga iznad dvije krovne grede, a zatim
bušimo crijepove i krovne grede odgovarajućim
borerima. U slučaju kad treba postaviti više panela
pravi se odgovarajući nosač i vodi se računa da mu
dimenzije budu takve da se paneli mogu
međusobno nastavljati (slika 58).
Kad je u pitanju geografska orjentacija, jasno je da
panel treba postavljati, ako je to moguće, na južnu
stranu krova. Međutim, ako nemamo idealnu
orjentaciju krova, kolektore možemo postaviti i na
na jugozapad ili jugoistok, jer vrijedi pravilo da je
dozvoljeno odstupanje ±20° od orijentacije prema
jugu. Preporučujemo da vaše nosače i kolektore
fiksirate u jednom položaju, jer je sigurnije i
finansijski prihvatljivije.
Na postavljeni nosač pažljivo se postave i učvrste
paneli i pripreme za dalju montažu. Od slučaja do
slučaja različiti fitinzi i cijevi se trebaju montirati
na panele-kolektore na samome krovu. S obzirom
na to da je ovo najviša tačka sistema, tu se montira
poseban ventil za ozračivanje za solarne sisteme.
Ventil je instaliran na krovu i u slučaju
pregrijavanja i prekomjernog porasta pritiska
prenosnog medija u sistemu počinje “zviždati“ radi
upozorenja.
Slika 58. Pripremljeni nosači za dva solarna panela
Slika 61. Kolektori sa ozračnim ventilom za solarne sisteme
Slika 59. Nosač za dva solarna panela prilagođen na krov
Potrebno je svaki nosač konstrukcije zaštititi
bojenjem. Na taj način produžava mu se životni
vijek i osigurava stabilnost kolektora na krovu.
Ako nosač treba dizati na veću visinu
preporučujemo da ga napravite iz dva dijela koje
kasnije možete međusobno spojiti na krovu.
Slika 60. Postavljanje dva solarna panela na nosač
Slika 62. Kolektori se postavljaju u zavisnosti od uslova
16
INSTALIRANJE SISTEMA ZA TOPLU VODU
Pojedinačni kolektor je težak oko 30 kg pa treba o
tome voditi računa pri izboru mjesta postavljanja
nosača.
iz razloga što više materijala podrazumijeva i više
troškova, nego i zbog toga što uz duže cijevi dolazi
i do većeg gubitka toplote.
Slika 64. Najvažnije je osigurati dužu osunčanost tokom dana
Slika 63. Orjentacija panela u prostoru je prema jug
Instaliranje sistema za toplu vodu
Sada treba osmisliti način na koji ćemo instalirati
sistem cijevi, da bi spojili panel koji je na krovu sa
bojlerom koji se obično nalaziti na spratu (ili dva)
ispod. Ovaj dio zavisi od arhitekture svake kuće.
Naime, profesionalniji sistemi za toplu vodu
omogućavaju autonoman rad bez učešća čovjeka,
kontroliran elektronskim dodacima za automatsku
regulaciju rada, opremljen pumpom, ekspanzionom
posudom i spremnikom za toplu vodu
odgovarajućeg kapaciteta.
Da bi nam to bilo jasnije pogledajmo sliku 65.
U svakom slučaju, treba raditi na minimiziranju
dužine cijevi neophodnih za doseg bojlera, ne samo
Slika 65. Solarni sistem za dobivanje tople vode sa automatskom regulacijom
17
INSTALIRANJE SISTEMA ZA TOPLU VODU
Bojler na slici je zapremine 300 l (i/ili više) i ima
dvije ogrijevne spirale (izmjenjivača toplote).
Donja spirala je u sastavu solarnog grijanja, a
gornja u ogrjevnom sastavu konvencionalnog
centralnog grijanja. Pored toga, bojler ima
mogućnost dodavanja grijača na električnu
energiju.
Mjerenje temperature u
termoelementom T2 i T3.
bojleru
vrši
se
Kada razlika temperatura termoelementa T1 (na
kolektoru) i T2 (na spirali – izmjenjivaču toplote
solarnog sistema) poraste na 12 °C sistem za
automatsku regulaciju i kontrolu (solarna
regulacija) uključuje posebnu solarnu pumpu i
pokrene se tečnost u cjevovodima solarnog
grijanja. I ova pumpa je trobrzinska i regulacijom
brzine rada pumpe podešava se protok prenosnog
medija kroz sistem i usklađuje sa preporučenom
brzinom protoka.
Slika 67. Kontroler solarne regulacije u funkciji
Kontroler solarne regulacije možete postaviti pored
bojlera ili na nekom drugom mjestu pogodnom za
očitavanje i kontrolu, npr. u kupatila ili u hodnike
kojima češće prolazite.
Kablove termoelemenata obično treba produžiti. Za
to koristite dvožilni kabl prečnika 0,5-0,75 mm2.
Pazite da vam je spojno mjesto kablova čvrsto jer
možete imati netačno očitavanje temperature.
Slika 68. Solarno grijanje kombinirano sa grijanjem na ugalj
Na slici 68 je varijanta solarno grijanje – grijanje
na ugalj, a na slici 69 varijanta solarno grijanje –
grijanje na pelete.
Slika 66. Kontroler solarne regulacije
Najbolje mjesto za postavljanje bojlera velike
zapremine je u blizini vodovodnih instalacija i
pored postojećeg sistema centralnog grijanja.
Na taj način smanjujemo gubitke na cjevovodima.
Moguće je kombinirati solarno i konvencionalno
grijanje, bilo ono na čvrsto gorivo, električnu
energiju, pelete ili ostalo.
Slika 69. Solarno grijanje kombinirano sa peletim
18
IZOLACIJA I ZAVRŠNI RADOVI
Izolacija i završni radovi
Završni radovi podrazumijevaju izoliranje svih
cijevi, jer one mogu izgubiti dosta toplote prije
nego što ona i dospije do bojlera. Pored toga, cijevi
su najosjetljivije na zimske niske temperature.
Iako bi naša tečnost za provođenje toplote trebala
da štiti cijevi od pucanja, ona neće spriječiti
odlazak toplote proizvedene iz solarne energije,
dok izolacija hoće.
Jednostavno ih je montirati. Samo rasječemo tube
po dužini koristeći se oštrim nožem (nekada se i
prodaju već isječene). Potom ih obavijemo oko
cijevi, a one će se same za njih pričvrstiti.
Trebamo i izolaciju zaštititi na odgovarajući način.
Postoji specijalna izolaciona traka koja koja
minimizira gubitke toplote. Ova traka može biti od
posebnog značaja za krov, kako bi gubici toplote
bili veoma mali, ili bilo gdje kada su spojena dva
dijela/komada izolacije.
Slika 70. Priprema izolacija za cjevovode
Postoji specijalni cilindrični izolacioni materijal za
cijevi, a možemo ga naći u raznim veličinama za
cijevi raznih promjera. Ove šuplje, spužvaste tube
sprečavaju rasipanje toplote prema vani, a i
prodiranje hladnoće prema cijevima.
Slika 72. Izolacija savršeno prijanja na cijevi
Iz iskustava korisnika ovih sistema možemo
zaključiti da su svi tokom ljetnih mjeseci imali
uštede električne energije od oko 30%. Također,
poboljšali su komfor življenja u svojim kućama i
smanjili svoj uticaj na zagađenje okoliša.
Jedna finansijski pristupačnija varijanta
Za razliku od gore opisane varijante sistem za toplu
vodu može se napraviti i uz finansijski znatno
povoljnije uslove.
Prikazaćemo slučaj sistema koji bi bio idealan za
porodice koje imaju manje potrebe za vodom ili
vikend kuće, gdje je potreba za vodom uglavnom u
ljetnim mjesecima kad je sunca u izobilju.
Slika 71. Montiranje izolacije na cijevi
Preporuka je da se koristi izolacija namjenjena za
solarne sisteme jer bi se izolacija koja je
namjenjena za klasične sisteme centralnog grijanja
mogla istopiti na temperaturama koje u solarenim
sistemima mogu preći 100°C.
Kao spremnik za toplu vodu koristi se kombinirani
bojler od 60 litara za kućnu upotrebu, jer oni imaju
izmjenjivač toplote na koji se spajaju cijevi iz
solarnog panela sa krova. Zbog mogućeg
pregrijavanja dimenzija (površina) kolektora mora
biti
usklađena
sa
zapreminom
bojlera.
19
JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA
Bojler je i napravljen tako da se voda u njemu
zagrijava na dva načina. Kada je vani previše
oblačno, možemo ga priključiti na električni izvor.
Takvi sistemi rezervnog načina zagrijavanja su
neophodni u skoro svim, pa i najsunčanijim i
najtoplijim klimatskim područjima, zbog toga da bi
topla voda uvijek bila dostupna.
Uz pomoć termometra/barometra vidimo kolika je
temperatura u sistemu kolektora i ona se znatno
razlikuje od vode za upotrebu u bojleru.
Na slici 73, pored bojlera su prikazani i ostali
elementi sistema za dobivanje tople vode. Tu su,
kao i u prethodnom primjeru, razni ventili, pumpa,
ekspanziona posuda i termometar/barometar.
Slika 74. Termometar/barometar u sistemu
Dodavanjem barometra smo u stanju da očitamo
koliki je pritisak u sistemu, kako bismo mogli
nadgledati isti u slučaju propuštanja/curenja i
takođe u slučaju oštećenja sistema radi povišenog
pritiska.
Pumpa omogućava da tečnost za provođenje
toplote kruži sistemom. Protok tečnosti kontrolira
ručni prekidač pričvršćen na zid, a može se
postaviti na na tri strujna nivoa (ovakve pumpe
imaju niske potrebe za energijom).
Slika 73. Detalj bojlera od 60 l sa ostalim elementima sistema
Nakon što na bezbjedan način pričvrstimo bojler na
zid (ili gdje želimo), prvo ga spojimo sa
vodovodnim cijevima, a zatima i na električne
kablove u zidu. Na kraju, izmjerimo cijevi potrebne
za ulaz/izlaz vode u bojler, uzimajući u obzir i sve
neophodne ventile i fitinge, kao i buduće mjesto za
pumpu i ekspanzionu posudu.
Dvije važne stvari su:
 na dnu bojlerovog izmjenjivača za toplotu
instaliramo T-fiting koji će ga spojiti sa
ispusnim ventilom i koji omogućava da se
sistem puni i prazni po potrebi,
 dobro bi bilo instalirati jednosmjerni (tzv.
nepovratni) ventil na izlazu izmjenjivača, tako
da tokom noći zagrijana voda ne kruži
prirodnim tokom nazad u ohlađeni kolektor na
krovu.
Slika 75. Trobrzinska niskoenergetska pumpa
Ekspanziona posuda služi kao veliki sigurnosni
ventil sistema. U sistemu se može razviti visok
pritisak i temperatura. Ekspanziona posuda
kompenzira rast pritiska u sistemu uzrokovan
širenjem prenosnog medija. Zrak iz sistema
automatski se ispušta na ozračnom ventilu.
20
JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA
potrebno pretjerano investirati u ovakve solarne
sisteme i drugo najefektivnije vrijeme za upotrebu
ove vrste sistema je upravo vrijeme kada najveći
broj ljudi boravi u svojim vikendicama, dakle, od
kasnog proljeća do rane jeseni.
Iako je efikasnost ovih sistema manja, potrebe za
toplom vodom u jednoj vikendici su obično male u
poređenju sa potrebama normalnog domaćinstva,
što znači da će sistem trajati mnogo godina,
činenići ga veoma isplativim rješenjem po pitanju
energetske potrošnje.
Prema tome, ako vi ili vaši prijatelji imate
vikendicu, zašto ne biste isprobali korištenje i
solarne energije?
Slika 76. Ekspanziona posuda zapremine 5 litara
U sva tri slučaja trebamo obratiti pažnju na fizičke
dimenzije ovih dijelova (za pumpu i ekspanzionu
posudu je potrebno više prostora). Nije toliko bitno
gdje tačno u sistemu instaliramo ove elemente, ali
radi lakše upotrebe su postavljeni blizu jedni
drugima i blizu bojlera.
Pri svakom lemljenju cijevi, obavezno zaštitimo zid
od plamena koristeći se npr. kamenom pločom.
Najjeftiniji solarni kolektori rade na principu
pasivnog sistema bez pumpi ili drugih pokretnih
dijelova koristeći fenomen zvan termosifonski
efekat. Tok tečnosti za provođenje toplote se stvara
uz pomoć priodnih temperaturnih razlika, kako je
prikazano na slici 77.
U sistem uvodimo hladnu vodu koja puni cijevi i
rezervoar do vrha. Sunce zagrijava vodu koja je
unutar cijevi panel-kolektora, a kako se toplota
povećava, topla voda se prirodno penje do vrha,
gdje izlazi iz panela i penje se do rezervoara sa
vodom.
Pošto je solarni sistem spojen od panela, kroz
potkrovlje, do prizemlja dobili smo zatvorenu
petlju. Potrebno je još samo provjeriti da li sistem
negdje propušta zrak ili tečnost. Često se propusna
mjesta nalaze na spojevima, pa stoga najprije
provjeravamo njih.
Prednost opisanog sistema je njegova cijena koja je
relativno niska, ali ima taj nedostatak što je
rezervoar za toplu vodu mali, kontrola rada sistema
manuelna i veoma zavisna od vašeg iskustva.
Termosifonski efekat
Na kraju, prikažimo još jednu varijantu solarnog
kolektora kojeg smo sami izgradili. Iako nije baš
efikasan poput sistema kolektora ranije opisanog,
zasigurno radi dovoljno dobro pod odgovarajućim
okolnostima, a košta znatno manje od prethodnog
aktivnog sistema kolektora zatvorene petlje. Ova
varijanta predstavlja tehničku suprotnost i to je
sistem kolektora otvorene petlje.
Smatramo da je ova vrsta sistema savršena za
vikendice i ljetnikovce. Ima dvije prednosti, a to
su: da njihova povoljna cijena znači da nije
Slika 77. Direktni termosifonski efekat - zagrijavanje
Pošto vakuum ne može nastati u cijevima, topla
voda koja je napustila panel zamjenjuje se hladnom
vodom iz rezervoara. Cjelokupni proces stvara
prilično brz vodeni tok, približno 60 l/sat. Ovaj
21
JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA
efekat se nastavlja sve dok je vanjska temperatura
viša od one u rezervoaru i panelu.
Nažalost, kada su vanjske temperature niže, npr.
tokom noći ili kada je oblačno, dolazi do obrnutog
efekta (slika 78)
I pored gubitaka, termosifonski sistem može da nas
opskrbi sa više nego dovoljno toplote pri
odgovarajućim uslovima. Ovi sistemi su povoljniji
i otprilike koštaju upola manje od aktivnog sistema,
velikim dijelom što je potrebni materijal mnogo
povoljniji. Obično plastično bure se može koristiti
kao rezervoar, a plastične/gumene tube otporne na
toplotu mogu služiti kao cijevi, kako je prikazano
na slici 79.
Izgleda prilično beskorisno imati sistem bez izvora
za vodu koja bi ga pokretala. Morali bismo
konstantno sistem puniti kantama vode, svaki put
kada nam je potrebna topla voda. Jedan od načina
pomoću kojih možemo izbjeći svakodnevno
punjenje rezervoara jeste da ga spojimo
vodovodnim cijevima koje vodom opskrbljavaju
naš dom.
Slika 78. Inverzni termosifonski efekat - hlađenje
Hladna vanjska temperatura izvlači svu toplotu iz
sistema, stvarajući prirodno kruženje vode kojim se
topla voda “istjeruje“ iz rezervoara, pri čemu njena
toplota biva emitirana sa površine panela.
Naravno, ovaj sistem mora biti reguliran tako da
hladna voda ne ulazi konstantno u rezervoar jer bi
hladila toplu vodu zagrijanu solarnom energijom.
Najlakši način reguliranja je putem prostog plovkaregulatora, poput onih u vodenim rezervoarima
(vodokotlićima) toaleta. Ovaj regulator minimizira
dotok hladne vode iz vodovodnih cijevi koja, kada
je nivo vode posebno nizak, puni donje dijelove
rezervoara (slika 80).
Kada jednom uđe u rezervoar, hladna voda se
zadržava blizu dna, a sav talog ostaje na samom
dnu. Hladna voda iz najnižih slojeva može teći van
rezervoara u panel, dok zagrijana voda iz panelkolektora ulazi pri samome vrhu.
Slika 80. Plovak-regulator za hladnu vodu
Slika 79. Sistem za toplu vodu sa termosifonskim efektom
Pri vrhu rezervoara se treba ugraditi preliv-cijev da
bi, uslijed pojave viška vode, ta voda na bezbjedan
način mogla oteći. Konačno, kada koristimo toplu
vodu iz rezervoara, nivo vode opada, spuštajući
22
PROŠIRENJE SOLARNIH SISTEMA
plovak regulator i omogućujući dotok nove, hladne
vode u rezervoar. Na taj način ciklus starta
ispočetka.
bi zadnji panel trebalo bolje izolirati od prethodnih
da bi se gubitak toplote doveo do minimuma.
I u slučaju ovih jednostavnih sistema, važno je
znati pod kojim ćemo uglom nagnuti panel da bi
dobili maksimalnu količinu Sunčeve svjetlosti. To
se razlikuje tokom cijele godine, jer je ljeti Sunce
najviše, a zimi je niže na nebeskom svodu.
Ukoliko panel nećemo premještati nekoliko puta
godišnje, najbolji je kompromis postavljanje panela
tako da prima najviše svjetlosti tokom proljeća i
jeseni. Ugao nagiba ne utiče previše na efikasnost,
osim u slučaju da je panel postavljen suviše daleko
idealnom uglu.
Ako doista želimo maksimalno efikasan panel,
treba se posavjetovati sa profesionalcem za solarne
tehnologije.
Proširenje solarnih sistema
1m2 panel-kolektora dovoljan je za potrebe jedne
osobe za toplom vodom. Međutim, ako je cilj
korištenje solarne energije za zagrijanje kuće, a ne
samo vode za topla tuširanja, sudopere itd., onda je
potrebna veća površina kolektora.
Dakle, u slučaju korištenja solarnih sistema za
zagrijavanje kuće jedne četvoročlane obitelji,
potrebno je 15-20 m2 kolektora i rezervoar
kapaciteta 1000-2500 litara. Izraženo u energiji za
vodu i centralno grijanje potrebno je oko 0,6-1 m2
na svakih 1000 kWh potrošene (potrebne) energije.
Dva ili više kolektora se mogu spojiti na nekoliko
načina, bez obzira na to kako namjeravamo koristiti
vodu. Najpoznatije metode su serijska, paralelna i
kombinovana veza
Svaki od ova tri načina ima svoje prednosti i mane:
kod serijske veze se može razviti visoka teperatura
vode, ali istovremeno može doći do većeg gubitaka
iste; kod paralelne veze temperatura je prilično
konstantna u svim panelima, ali u danima kada su
male količine Sunčeve svjetlosti, temperatura vode
je niska; kod kombinovane veze se stvara ravnoteža
između dvaju prethodnih veza, što znači da ima i
njihove prednosti, ali i mane.
U praksi ovo znači da bi paralelna veza više
odgovarala normalnom korištenju tople vode u
domaćinstvima (za tuširanja, sudopere, itd.), dok je
serijska veza povoljnija za centralno grijanje, mada
Slika 81. Različiti načini spajanja solarnih panela
Mi smo ispričali priču i sada je na vama da nešto
preduzmete. Umjesto sjedenja i razmišljanja o tome
kako je loše opće stanje, kako je skupo gorivo ili
električna energija, mogli biste početi raditi na
svom prvom solarnom kolektoru.
Uvijek imajte na umu štetni uticaj energetskih
izvora iz fosilnih goriva. Počnite sa uvođenjem
mjera energetske efikasnosti u vašim domovima i
korištenjem potencijala obnovljivih energetskih
izvora.
Umjesto zaključka
Na mjestu zaključka želimo dati još nekoliko
praktičnih savjeta pri korištenju solarnih kolektora.
Pored apsorbirajuće ploče i cjevovoda, preostaje
još nekoliko opcija koje vrijedi spomenuti:
 Vlaga unutar panela stvara problem, te je zbog
toga važno što bolje zaštititi ivice panela. Da bi
23
PROŠIRENJE SOLARNIH SISTEMA
nakupljena vlaga mogla izaći, poželjno je
izbušiti nekoliko rupa na donjoj ivici panela da
bi voda mogla oticati.
 Kao izolaciju koristimo mineralnu vunu kako
bismo bili obzirniji prema okolišu, ali možete
koristiti i razne druge materijale prema
željama. Trebate znati da i debljina materijala
igra značajnu ulogu. Smanjimo li debljinu na
2,5 cm, može doći do povećanog gubitka
toplote u panelu za oko 8%.
 Ako, umjesto polikarbonatnog, želimo postaviti
neku vrstu staklenog prekrivača panela, postoji
nekoliko dobrih izbora. Ipak, moramo uzeti u
obzir faktore poput temperaturnih kolebanja,
mogućnosti prenosa toplote i otpornosti na
grad. Mogli bismo koristiti obično staklo, ali bi
možda nešto bolji izbor bio kaljeno staklo
debljine 4 mm, sa malim udjelom željeza.
 Solarni panel treba biti dva puta duži od svoje
širine, a najmanje dug 1m, mada će izabrano
mjesto, na koje planiramo postaviti panel,
zahtijevati različite dimenzije.
Prema uputstvima smo završili izradu željenog
sistema solarnog kolektora i sada se možemo
opustiti i uživati u osjećaju zadovoljstva prilikom
trošenja tople vode.
Kada sistem jednom proradi, uvidjećemo da smo:
 uveliko počeli razmišljati o novim načinima
upotrebe besplatnih energetskih izvora,
 razvijamo bolje energetske navike kod kuće,
 štedimo novac,
 postajemo blago "opsjednuti" obnovljivom
energijom
 i čuvamo okoliš.
I na kraju, bez obzira koju vrstu kolektora
odaberemo i gdje ga instaliramo, važno je da
koristimo solarnu energiju i da svoje pozitivno
iskustvo prenesemo na porodicu, prijatelje i
komšije, te na taj način utičemo da i oni postanu
njeni korisnici.
24
Projekat implementira

Download Report