Kako deluje solarni hranilnik
Kako deluje solarni hranilnik: načelo, ki povezuje sonce s kotlom
Sonce lahko ogreje vodo brezplačno – težava je le v tem, da sije takrat, ko želi ono, in ne takrat, ko potrebujemo toplo vodo za prhanje, pomivanje posode ali kopanje otrok. Prav to neskladje med ponudbo sončne energije in dejansko porabo tople vode rešuje sončni hranilnik – posebej zasnovan hranilnik tople vode, ki združuje dva neodvisna vira ogrevanja. Eden je sončni krog, priključen na kolektorje na strehi, drugi pa je klasični dokurovni vir, najpogosteje kotel ali električna grelna vložka.
Rezultat je sistem, ki deluje zanesljivo v vsakem vremenu skozi vse leto. Ko sije sonce, večino ali popolnoma celotno potrebo po topli vodi pokrije brezplačno sončni krog. Ko sonce ne sveti dovolj – v oblačen dan, ponoči ali pozimi – se hranilnik tople vode samodejno dogreje z drugim virom, tako da gospodinjstvo nikoli ne ostane brez tople vode. Ta članek pojasnjuje, kako natančno deluje sončni hranilnik tople vode od znotraj, zakaj ima dva toplotna izmenjevalca, kako se njegovo obnašanje spreminja skozi leto, kakšen volumen izbrati in kako ga je mogoče kombinirati z različnimi vrstami ogrevanja. Na koncu najdete tudi dva resnična primera iz prakse in odgovore na najpogostejša vprašanja.
Če se odločate za izbiro rezervoarja na splošno, priporočamo, da najprej preberete tudi osnovni pregled Kako izbrati rezervoar za toplo vodo – ta članek se ukvarja posebej s solarnim modelom in nanj nadaljuje.
Dva izmenjevalca, dva vira toplote – srce sončnega hranilnika
Ključna razlika med običajnim indirektnim bojlerjem in solarnim bojlerjem je v tem, da ima solarni bojler običajno dva samostojna toplotna izmenjevalca, nameščena enega nad drugim. To ni naključno rešitev – je posledica tega, kako se fizikalno razlikuje toplota iz sončnih kolektorjev od toplote iz kotla, in kako tekoča voda v bojlerju naravno plastovito segreva od hladnega dna do toplega vrha.
Spodnji izmenjevalnik: kolektor sončne energije
V spodnjem, najhladnejšem delu rezervoarja je nameščen prvi, spodnji toplotni izmenjevalnik, priključen s cevmi na sončne kolektorje na strehi. Ta lega ni naključna – hladna voda vedno potone na dno posode, tako da je prav tam temperaturna razlika glede na toplotno nosilno tekočino iz sončnega kroga največja in prenos toplote najučinkovitejši. Sončni krog poleg tega deluje z bistveno nižjimi temperaturami, kot na primer izhod iz plinskega kotla – tudi rahlo oblačen dan ali zgodnje jutro lahko sončni kolektor segreje tekočino na temperaturo, ki že zadostuje za prenos toplote v spodnjo, hladno vodo v rezervoarju.
Zato ima spodnji solarni izmenjevalnik običajno večjo toplotno izmenjevalno površino kot običajni izmenjevalnik priključen na kotel – velika površina kompenzira nižjo temperaturo toplotnega nosilca in omogoča učinkovito zbiranje sončne energije tudi takrat, ko sončno sevanje ni na maksimumu. Zahvaljujoč temu solarna naprava "zbira" energijo praktično v vsakem vremenu, ko kolektorji dobijo vsaj nekaj svetlobe – ne samo v jasnem poletnem poldnevu, ampak delno tudi skozi oblačno nebo ali spomladi in jeseni.
Zgornji izmenjevalnik ali električni vložek: gotovost, ko sonce ne zadostuje
V zgornjem delu rezervoarja, kjer se v delovanju zadržuje najtoplejša voda pripravljena za takojšnjo uporabo, je drugi vir toplote – bodisi dodatni izmenjevalnik priključen na kotel (plinski, toplotna črpalka, ali drug vir centralnega ogrevanja), bodisi električna grelna vložka vgrajena neposredno v plašč rezervoarja. Naloga tega drugega vira je preprosta, vendar ključna: zagotoviti, da voda v zgornjem, odjemnem delu rezervoarja nikoli ne pade pod varno in udobno temperaturo, ne glede na to, koliko (ali koliko malo) energije je tisti dan dalo sonce.
To segrevanje se samodejno vklopi, upravlja s termostatom ali regulacijo rezervoarja – če solarni krog ne more vzdrževati nastavljene temperature, kotel ali električni vložek dokuha manjkajočo razliko. Prav tako pomembna je ta redna funkcija dokuhavanja z vidika higiene: periodično zvišanje temperature vode na višjo vrednost (običajno vsaj enkrat na čas nad 60 °C) je običajno priporočljivo ukrep proti razmnoževanju bakterije legionele v rezervoarju, in prav drugi, dokuhavalni vir to funkcijo zanesljivo zagotovi tudi takrat, ko bi sončna energija sama po sebi na tako temperaturo ne zadoščala.
Zaradi tega para izmenjevalcev torej solarni rezervoar nikoli ni "odvisen od vremena" v slabem smislu – deluje zanesljivo tudi brez enega samega sončnega žarka, le z razliko, da se v tem primeru celotna obremenitev ogrevanja prenese na drugi vir in poraba plina ali elektrike za ogrevanje vode začasno poveča. Sistem torej združuje najboljše iz obeh svetov: ko je sonce, varčuje; ko sonca ni, deluje kot običajen zanesljiv rezervoar.
Kako se solarna posoda obnaša skozi leto
Ena od stvari, ki jo gospodinjstva s solarnim hranilnikom najbolj cenijo, je, kako se vidno spreminja njegovo obnašanje in zlasti poraba dogrevanja med poletjem in zimo. To ni sistem s konstantno zmogljivostjo – njegova glavna značilnost je ravno to, da se dinamično prilagaja trenutni razpoložljivosti sončne energije.
Leto: ko sonce opravi skoraj vso delo
V poletnih mesecih, ko je sončnega sevanja dovolj in so dnevi dolgi, lahko solarni krog pokrije velik del ali celo vso dnevno potrebo po topli vodi v gospodinjstvu, ne da bi se sploh moral vključiti drugi, dogrevalni vir. Prav to je obdobje, ko solarni hranilnik prinaša največje realne prihranke – kotel lahko v tem obdobju ostane praktično izklopljen za ogrevanje tople vode cele tedne, ali pa se sproži le občasno, ko je več zaporednih oblačnih dni ali je poraba izjemno visoka (na primer med obiskom, kopanjem več otrok zapored in podobno).
Velika prostornina hranilnika tople vode v tem obdobju igra pomembno vlogo – sončna energija se zbira čez dan, ko kolektorji delujejo najbolje, in se shrani v obliki tople vode v hranilniku za poznejšo uporabo, na primer zvečer, ko sonce ne sveti več, toda družina se tušira po celodnevnem programu. Hranilnik tako deluje tudi kot "baterija" toplote – ne proizvaja energije neprekinjeno v trenutku porabe, ampak jo akumulira čez dan in sprošča po potrebi.
Zima in prehodno obdobje: ogrevanje prevzame pobudo
V zimskem času je sončnega sevanja bistveno manj, njegova intenzivnost pa je nižja – krajši dnevi, nizko postavljeno sonce, pogosto oblačno vreme. Solarna vez v tem obdobju še vedno prispeva k ogrevanju (predvsem predgreva hladno vstopno vodo v spodnjem delu hranilnika, s čimer zmanjšuje količino energije, ki jo mora zagotoviti drugi vir), vendar se njegov delež na skupnem ogrevanju znatno zmanjša. Glavno breme prevzame dodatni vir ogrevanja – kotel ali električni vložek – ki pozimi deluje bistveno intenzivneje in pogosteje kot poleti.
To je povsem običajno in pričakovano vedenje, ne pa napaka sistema. Pomembno je razumeti, da tudi pozimi solarna vezja ni "nepotrebna" – tudi delno predgretje hladne vode, ki priteka v rezervoar, pomeni manj energije, ki jo mora kotel zagotoviti, da doseže ciljno temperaturo. Realna varčnost v zimskih mesecih je torej nižja kot poleti, vendar še vedno obstaja. Najbolj izrazne koristi imajo prehodna obdobja – pomlad in jesen – ko je sončnega sevanja že (ali še) dovolj za znatno zmanjšanje ogrevanja, vendar ne toliko, da bi popolnoma nadomestilo drugi vir.
Kakšen volumen izbrati pri sončnem sistemu
Velikost solarnega hranilnika se običajno izbere večja, kot bi bila velikost običajnega, čisto indirektnega hranilnika za isto gospodinjstvo. Razlog je logičen in izhaja neposredno iz načela delovanja solarnega sistema: hranilnik mora imeti dovolj prostora za akumulacijo sončne energije, zbrane med sončnimi urami dneva, da jo je mogoče kasneje uporabiti, ko sonce ne sveti več, vendar si družina želi zvečer ali zjutraj napolniti toplo vodo.
Če bi bil sončni hranilnik premalo velik, bi kolektorji segreli vodo do najvišje temperature že v zgodnjih dopoldanskih urah in preostanek dneva bi njihov potencial ostal neizkoriščen – sončna energija bi se preprosto "zapravila", saj ne bi imela kam iti. Večji volumen pa omogoča hranilniku, da "napolni" toploto postopoma skozi ves sončen dan in hkrati zagotavlja zadostno zalogo tople vode tudi za večerno ali jutranjo konico porabe, ko sonce že ne sveti.
Za orientacijski primer lahko služi Bosch WS 290-5 EP1 C – sončni hranilnik s prostornino 290 litrov in dvema toplotnima izmenjevalnikoma, torej bistveno večji, kot se običajno priporoča za klasični posredni grelnik za podobno gospodinjstvo brez sončnega sistema. Natančna priporočena prostornina vedno odvisna od števila članov gospodinjstva, velikosti in orientacije sončnih kolektorjev ter od tega, kakšen delež porabe naj sistem pokrije – večji kot naj bi bil "sončni prispevek" k skupni letni porabi, večja je običajno izbrana prostornina hranilnika. Podroben postopek izračuna prostornine glede na število oseb in način uporabe najdete v samostojnem članku Kakšna prostornina hranilnika potrebujem.
Za primerjavo, če gospodinjstvo nima sončnih kolektorjev ali jih ne načrtuje, zadošča običajen indirektni bojler brez sončnega izmenjevalnika, na primer Bosch WST 200-5 C s prostornino 200 litrov – ima samo en izmenjevalnik, priključen na kotel, in je običajno manjši, saj ne potrebuje dodatnega prostora za akumulacijo sončne energije.
Kombinacija z različnimi viri ogrevanja
Sončni hranilnik ni zaprt, samostojen sistem – njegov drugi, dopolnilni vir se lahko prilagodi temu, kar gospodinjstvo že ima ali načrtuje. Najpogosteje se srečujemo z dvema variantama.
Plinski ali drug kotel kot drugi vir
Najpogostejša kombinacija v družinskih hišah je solarni hranilnik, ki je preko enega izmenjevalca priključen na solarne kolektorje, preko drugega (zgornjega) izmenjevalca pa na obstoječ ali nov kondenzacijski kotel za centralno ogrevanje. Kotel v tej postavitvi deluje kot "rezervni" vir – poleti skoraj ne sodeluje, pozimi in v prehodnem obdobju prevzame večino dogrevanja. Ta kombinacija je značilna predvsem tam, kjer ima hiša tudi radiatorsko ali talno ogrevanje in kotel tako deluje skozi celo leto, zato njegova uporaba za dogrevanje tople vode v solarnem hranilniku ne predstavlja dodatnih investicijskih stroškov za dodatno toplotno napravo.
Primer primerne posode za priključitev na kotel (čeprav brez sončnega izmenjevalnika, torej za primerjavo čisto kotlovske različice) je Buderus serija Logalux, na primer Buderus Logalux SU 160/5W – ta tip posod se v sončni izvedbi običajno proizvaja tudi z drugim, spodnjim sončnim izmenjevalnikom za priključitev na kolektorje, pri čemer načelo dveh izmenjevalnikov, opisano zgoraj v tem članku, velja za vse znamke enako.
Električni vložek kot drugi vir
Tam, kjer hiša nima plinskega kotla ali kjer se mora topla voda ogrevati neodvisno od vira ogrevanja (na primer zunaj ogrevalne sezone, ko je kotel popolnoma izklopljen), se kot drugi vir uporablja električna grelna vgradnja, vgrajena neposredno v rezervoar. Električna vgradnja ima to prednost, da je neodvisna od katerega koli drugega sistema v hiši – deluje samostojno, priključi se na običajno električno omrežje in se upravlja z lastnim termostatom.
Ta kombinacija je značilna predvsem za počitniške hiše, rekreacijske objekte ali gospodinjstva, kjer lastnik ne želi imeti kotla v obratovanju zgolj zaradi občasnega dogrevanja tople vode. Pomanjkljivost je višja cena električne energije v primerjavi s plinom pri isti količini dovedene toplote, kar je pomembno upoštevati zlasti v zimskih mesecih, ko električna vložka deluje intenzivneje. Več o razlikah med posameznimi vrstami ogrevanja lahko najdete v članku Neposredno ogrevanje vs. električni hranilnik.
Ne glede na izbrano kombinacijo je pravilno priključevanje solarnega hranilnika na obstoječ sistem ogrevanja zahteva tudi ustrezno hidravlično povezavo, obtočne črpalke, regulacijo in varnostne elemente solarnega kroga (na primer raztezno posodo solarnega kroga, odporno na visoke temperature). Podroben postopek montaže in priključitve najdete v ločenem članku Montaža in priključitev hranilnika na kotel.
Praktični primeri iz prakse
Scenarij 1: Družinska hiša s sončnimi kolektorji na strehi
Predstavimo si standarden scenar štirihčlanske družine, ki živi v samostojno stoječem družinskem hiši s streho s poševno streho, usmerjeno proti jugu, na kateri so nameščeni dva do trije ploski sončni kolektorji. Hiša ima kondenzacijski plinski kotel, ki zagotavlja centralno ogrevanje in dogrevanje tople vode v sončnem hranilniku s prostornino okoli 300 litrov, priključenim na kolektorje s spodnjim izmenjevalnikom.
V poletnih mesecih, od približno maja do septembra, kolektorji zagotavljajo dovolj toplote, da grelnik tople vode praktično ne sme delovati – družina ima toplo vodo za prhanje, pomivanje posode in kopanje otrok večinoma s sonca, razen nekaj zaporednih oblačnih dni, ko se grelnik za kratek čas vklopi, da doogreje manjkajočo razliko. V tem obdobju družina resnično občuti nižje račune za plin, saj grelnik deluje le za ogrevanje prostora (v času izven ogrevalne sezone praktično sploh ne).
V zimskem času se situacija spreminja – krajši dnevi in nizko postavljeno sonce pomenijo, da kolektorji zagotovijo le del potrebne energije, predvsem v obliki predgretja hladne vstopne vode. Glavno breme ogrevanja v tem obdobju prevzame kotel, ki deluje redno, podobno kot bi deloval tudi pri običajnem, nesolarnem rezervoarju. Tako si družina skozi leto dejansko opazi sezonske nihanje – poletje z minimalno porabo plina za toplo vodo, zima z običajno porabo, primerljivo z domom brez solarnega sistema, in pomlad/jesen nekje na sredini.
Scenarij 2: Poletni dom z omejenim virom ogrevanja
Drugi tipičen primer je počitniška hiša, ki se uporablja predvsem od pomladi do jeseni, kjer lastnik ne želi upravljati plinskega kotla samo zaradi tople vode. Na strehi hiše je nameščen en ali dva manjša sončna kolektorja, priključena na sončni rezervoar z električno grelno vložko namesto izmenjevalnika na kotel.
V tem primeru kolektorji med poletnimi vikendi in počitniškimi bivanji pokrivajo pretežni del potreb po topli vodi – lastnik pride na vikend v petek zvečer in zaradi akumuliranega sončnega toplote čez dan ima na voljo toplo vodo skoraj takoj, brez potrebe vklapljati električni grelec. Električni grelec služi bolj kot dopolnilna varnost za primer večdnevnega slabega vremena ali izven sezone bivanja spomladi ali jeseni, ko sončnega sevanja ni več toliko. Zahvaljujoč tej ureditvi lastnik ne potrebuje reševati nobenega drugega vira ogrevanja – električna omrežje, ki je na vikendu že vzpostavljeno, v celoti nadomešča vlogo kotla.
Priporočeni izdelki
Spodaj je pregled konkretnih hranilnikov, omenjenih v tem članku – solarna hranilnik z dvema izmenjevalnikoma, njegova primerjava z običajnim indirektnim hranilnikom brez solarnega izmenjevalnika in še en reprezentativen model, primeren za kombinacijo s kotlom.
| Slika | Izdelek | Opis | Cena |
|---|---|---|---|
 |
Bosch WS 290-5 EP1 C | Solarni hranilnik, 290 l, 2 toplotni izmenjevalci (spodnji solarni + zgornji dogrevalni) | 1 175,00 € |
 |
Bosch WST 200-5 C | Neposredno ogrevana posoda brez sončnega izmenjevalca, 200 l – za primerjavo s klasično rešitvijo brez sončnih kolektorjev | 1 227,54 € |
 |
Buderus Logalux SU 160/5W | Zbiralnik serije Logalux, 160 l, primeren za kombinacijo s kotlom centralnega ogrevanja | 1 085,08 € |
Pri izbiri določenega modela priporočamo, da vedno preverite, ali ima določen rezervoar resnično drugi (solaren) izmenjevalnik – nekateri modeli v isti seriji se proizvajajo tudi v čisto neprirodni različici brez solarnega priključka, kot je to na primer pri modelu Bosch WST 200-5 C v zgornji tabeli, ki služi bolj kot primerjalna rešitev brez solarnega kolektorja.
Pogosta vprašanja (FAQ)
Da, solarni hranilnik deluje tudi brez sonca, na primer ponoči ali v oblačnem dnevu.
Da. Prav zato ima solarni zalogovnik tudi drugi, dogrevalni vir – kotel ali električni vložek. Ko solarni krog ne zagotavlja dovolj toplote, sistem samodejno dogreje vodo z drugim virom, tako da ima gospodinjstvo toplo vodo na voljo neprekinjeno, le z višjo porabo energije za dogrevanje.
Zakaj ima solarni hranilnik dva izmenjevalca toplote in ne enega?
Zato ker solarni krog in klasični vir (kotel) delujeta z različnimi temperaturami in imata različne naloge. Spodnji izmenjevalnik, priključen na kolektorje, ima večjo površino in je nameščen v hladnejšem delu rezervoarja, da učinkovito zbira tudi blažje sončno sevanje. Zgornji izmenjevalnik ali električni vložek dogreva zgornji, odjemni del na potrebno udobno in higiensko varno temperaturo.
Ali se izplača solarni hranilnik tudi brez načrtovane zamenjave kotla?
Da, solarni zalogovnik se lahko priključi na obstoječi kotel – ni treba zamenjati tudi vira centralnega ogrevanja. Kotel preprosto prevzame nalogo dogrevanja prek zgornjega izmenjevalca, tako kot bi dogreval tudi običajen nesolarni zalogovnik, le z manjšo frekvenco vklopa zaradi prispevka sonca.
Kakšen volumen solarne posode potrebujem za običajno družino?
Velikost je vedno odvisna od števila oseb v gospodinjstvu, velikosti in orientacije sončnih kolektorjev ter od tega, kakšen delež porabe mora sončni sistem pokriti. Na splošno velja, da je sončni rezervoar običajno večji od običajnega posrednega rezervoarja za isto gospodinjstvo, saj potrebuje dodaten prostor za akumulacijo sončne energije za poznejšo uporabo. Natančen postopek izračuna najdete v članku Kakšna je potrebna prostornina rezervoarja.
Ali je električni vložek v solarnem hranilniku dražji za obratovanje kot kotel?
V večini primerov da, saj je cena električne energije na enoto dobavljenega toplote običajno višja kot pri plinu. Električna vstavka pa je primerna predvsem tam, kjer gospodinjstvo nima na voljo drugega primernega vira (na primer počitniške hiše ali objekti brez plinskega kotla) – v takem primeru nadomešča celoten ogrevalni sistem brez potrebe po vlaganju v kotel.
Kako pogosto je treba ogrevati rezervoar na višjo temperaturo zaradi higiene?
Redno kratkoročno zvišanje temperature vode v rezervoarju na višjo vrednost je običajno priporočljivo preventivno ukrepanje proti razmnoževanju bakterije legionele, še posebej v zgornjem, odjemnem delu rezervoarja. To funkcijo zagotavlja prav drugi, dogrevalni vir (kotel ali električna vgradna grelna plošča), saj solarni krog sam po sebi ne more vedno doseči potrebne temperature.
Solni rezervoar se lahko uporablja tudi za dogrevanje prostora, ne le za toplo vodo.
Običajni solarni hranilniki tople vode opisani v tem članku so namenjeni predvsem za pripravo tople sanitarne vode. Obstajajo tudi kombinirani hranilniki (tako imenovani kombinirani ali bivalentni rezervoarji), ki so namenjeni tudi za podporo ogrevanja prostorov, vendar imajo drugačno konstrukcijo z dodatnimi izmenjevalci in presegajo okvir tega članka – če vas zanima takšna rešitev, priporočamo posvetovanje z našim prodajnim timom.
Kako se solarni zalogovnik vzdržuje in kaj je treba redno preverjati?
Sončni hranilnik potrebuje podobno redno vzdrževanje kot običajni posredni grelnik – preverjanje anodne zaščite proti koroziji, morebitno odstranjevanje vodnega kamna iz izmenjevalnikov toplote in preverjanje tesnosti priključkov. Sončni krog poleg tega zahteva občasno preverjanje tlaka in stanja toplotnega nosilca v sončnih kolektorjih. Podroben postopek najdete v članku Servis, vzdrževanje in anodna zaščita hranilnika.
Povezane teme
- Kako izbrati rezervoar za toplo vodo
- Kakšen volumen rezervoarja potrebujem
- Neposredno ogrevalni kotli proti električni grelnik
- Montaža in priključitev rezervoarja na kotel
- Servis, vzdrževanje in anodna zaščita rezervoarja
Če razmišljate o sončni sistem za vaš dom, nam pišite površino strehe in njeno usmeritev – z veseljem vam bomo svetovali pri načrtovanju in izbiri ustreznega hranilnika.
Imate vprašanje o tej temi?
Ne morete se odločiti ali rešujete konkretno situacijo v vašem gospodinjstvu? Pišite nam – z veseljem vam bomo svetovali.