Solarno ogrevanje kot dopolnilo h kotlu

Sončna svetloba vsak dan brezplačno pada na streho hiše, vendar velika večina gospodinjstev tega sploh ne izkorišča za ogrevanje vode – kotel ali toplotna črpalka se tako v vročem julijskem dnevu vklopita samo zato, da ogrejeta nekaj deset litrov tople sanitarne vode za prhanje. Sončno ogrevanje kot dodatek k kotlu je točno o tem: ne gre za zamenjavo glavnega vira toplote, temveč za razumno dopolnitev, ki v toplih mesecih prevzame velik del ogrevanja TÚV in razbremeni kotel od nepotrebnega ciklanja.

Solarni sistem za ogrevanje vode (toplotna solarna sestava) obsega solarne kolektorje, nameščene na strehi, ki ogrevajo prenosno tekočino – mešanico vode in sredstva proti zmrzovanju – nadalje solarni zalogovnik s toplotnim izmenjevalcem, črpalno enoto, ki zagotavlja kroženje tekočine, in krmilno enoto, ki celoten proces ocenjuje in vklaplja. Vse te komponente tvorijo zaprt, samostojen krog, ki se napaja na obstoječi ogrevalni sistem gospodinjstva le v točki solarni zalogovnik.

V tem članku bomo razpravljali, iz česa se dejansko sestavlja sončna sestava, kakšna je razlika med ploščatimi in vakuumskimi kolektorji, kako deluje sončni zalogovnik, krmilna enota in črpalna skupina, kako se rešuje razvod cevi in pritrditev kolektorjev na različne vrste streh ter zakaj sončni krog potrebuje lastno ekspanzijsko posodo in redno polnjenje. Če razmišljate o sončni dopolnitvi k svojemu kotlu, vam bo ta pregled pomagal razumeti, v kaj dejansko vlagate in kaj lahko in česa ne morete pričakovati od takšnega sistema.

Sončni sistem sestavljajo štirje med seboj povezani sestavni deli.

Solarna sestava vsebuje sončne kolektorje, ekspanzijsko posodo, črpalko, regulacijski sistem in cevi za prenos toplote. Sodeluje s kotlom tako, da sončni kolektorji zbirajo sončno energijo in jo pretvarjajo v toploto, ki se prenaša v toplotni nosilec (običajno vodo ali antifriz). Ta nosilec nato prenaša toploto v hranilnik toplote, ki je povezan s kotlom. Kotel dopolnjuje ogrevanje, ko sončna energija ni zadostna, ali pa zagotavlja toplo vodo. Regulacijski sistem upravlja pretok toplote med sončnimi kolektorji in hranilnikom ter prilagaja delovanje glede na potrebe ogrevanja in porabo tople vode.

Solarna sistem ni eno napravo, ampak seštevek več medsebojno povezanih komponent. Na strehi so nameščeni sončni kolektorji, katerih naloga je zajeti sončno sevanje in ga pretvoriti v toploto v toplotnem nosilcu – mešanici vode in sredstva proti zmrzovanju, ki mora biti odporna na zmrzovanje pozimi in visoke temperature poleti, ko kolektor ni v uporabi (na primer med dopustom). Ta tekočina kroži zaprtim krogom proti tehniški sobi, kjer odda toploto preko izmenjevalnika v solarnem hranilniku.

Solarna postaja je osrednji del, kjer se solarna vez s obstoječim ogrevalnim sistemom doma sreča. Kotel (plinski, električni ali drug vir toplote) še naprej segreva vodo v rezervoarju na želeno temperaturo, kadar sončne toplote ni dovolj – v praksi to pomeni, da sistem dopolnjuje glavni vir toplote, vendar ga ne zamenja v celoti. Največ lahko solarni komplet pokrije prav segrevanje tople sanitarne vode v poletnih mesecih, ko je sončnega sevanja dovolj in je poraba toplote za ogrevanje prostorov minimalna ali ničelna.

Krmilna enota je »možgan« celotne sestave – primerja temperaturo na kolektorju s temperaturo v rezervoarju in na podlagi te razlike odloča, kdaj je smiselno zagnati obtok. Črpalna enota je spet »srce« – fizično zagotavlja gibanje tekočine po krogu. Brez katerega koli od teh elementov sistem ne bi deloval ali bi deloval neučinkovito (na primer, črpalka bi tekla tudi takrat, ko je kolektor hladnejši od rezervoarja, s čimer bi toploto odvzemala namesto da bi jo dodajala). Celovit pregled, kako izbrati ustrezno sestavo za določeno hišo, najdete v članku Kako izbrati sončni sistem za ogrevanje vode.

Izbor tipa kolektorja je odvisen od tega, ali gre predvsem za poletni ogrevanje ali za delovanje tudi izven sezone.

Ploski ali vakumski kolektorji – kako izbrati

Pri izbiri kolektorja se skoraj vedno rešuje vprašanje, ali izbrati ploski ali vakuumski (cevni) tip. Ploščati kolektorji imajo absorpcijsko površino, prekrito s kaljenim steklom, nameščenim v izoliranem okvirju. Njihova glavna prednost je nižja nabavna cena in večja mehanska odpornost – prenesejo na primer točo bolje kot bolj krhke vakuumske cevi. Za običajen ogrevanje tople sanitarne vode v naših podnebnih razmerah ploščati kolektorji običajno povsem zadostujejo in so zato najpogostejša izbira za dodatno sončno ogrevanje k kotlu.

Vakuumski (cevni) kolektorji dosegajo višjo učinkovitost predvsem pri nizkih zunanjih temperaturah in pri nižji intenzivnosti sončnega sevanja – torej tipično pozimi, spomladi ali jeseni, ko sonce ne sije tako močno in je zrak hladen. Ta lastnost pa ima svojo ceno dobesedno in v prenesenem pomenu: vakuumski kolektorji so dražji in bolj krhki kot ploski različici. Pri odločanju je zato ključno, kakšno vlogo naj bi sončni sistem imel v posamezni gospodinjstvu – če je cilj predvsem poceni poletni ogrevanje sanitarne vode kot dodatek k kotlu, so ploski kolektorji logična in ekonomična izbira. Če pa je želja pridobiti čim več sončne energije tudi izven poletnih mesecev, vakuumski kolektorji ponujajo boljši izkoristek za ceno višje investicije in potrebe previdnejšega ravnanja pri montaži in med obratovanjem (na primer pri čiščenju snega s strehe).

Podrobnejše primerjanje obeh vrst kolektorjev, vključno z njihovo primernostjo za različne vrste stavb, najdete v posebnem članku Plošči vs. vakuumski sončni kolektorji. Tam boste izvedeli tudi, na kaj vse morate pomisliti pri izbiri določenega modela.

Sončni hranilnik – hranilnik z dvema toplotnima izmenjevalnikoma

Običajni električni bojler ni primeren za sončno ogrevanje, ker nima izmenjevalnika, priključenega na sončni krog. Sončni hranilnik ima v primerjavi s standardnim bojlerjem vsaj en izmenjevalnik toplote, ki je priključen ravno na sončni krog – zelo pogosto ima celo dva izmenjevalnika, pri čemer drugi služi za dogrevanje s kotlom, ko sončna energija ne zadostuje. Zahvaljujoč tej ureditvi se voda v hranilniku ogreva posredno: sončna toplotna tekočina kroži ločeno v svojem zaprtem krogu in nikoli ne pride v neposreden stik s sanitarno vodo, ki jo doma spustite iz pipe.

To oddelje je pomembno iz dveh razlogov. Prvič, toplotna tekočina v solarnem krogu vsebuje komponento proti zmrzovanju in ni namenjena neposrednemu stiku s pitno vodo. Drugič, zahvaljujoč dvema neodvisnima izmenjevalnikoma lahko rezervoar hkrati sprejema toploto iz dveh različnih virov – od sonca skozi solarni krog in iz kotla skozi klasični ogrevalni krog – ter inteligentno združuje oba vira glede na to, kateri je v danem trenutku na voljo. V praksi to pomeni, da bo v sončen poletni dan toploto skoraj izključno zagotovil solarni krog, medtem ko bo v oblačnem zimskem dnevu skoraj celotno obremenitev prevzel kotel skozi drugi izmenjevalnik – rezervoar sam po sebi med temi režimi ne preklaplja ročno, temveč fizično sprejema toploto iz tistega vira, ki je v danem trenutku toplejši.

Izbira prave velikosti in konfiguracije sončnega hranilnika je odvisna od števila članov gospodinjstva, površine kolektorjev in tudi od tega, ali naj bi hranilnik služil samo za toplo vodo ali naj bi delno prispeval tudi k ogrevanju. Podroben vodnik za izbiro konkretnega hranilnika najdete v članku Kakšen sončni hranilnik potrebujem.

Krmilna enota in črpalčna skupina – možgani in obtok sistema

Krmilna (solarna) enota neprestano primerja temperaturo na kolektorju in temperaturo v rezervoarju s senzorji, nameščenimi na obeh mestih. Takoj, ko je kolektor toplejši od rezervoarja za vnaprej nastavljeno temperaturno razliko, krmilna enota vklopi obtočno črpalko solarne skupine in se toplota začne prenašati v rezervoar. Ko se razlika zmanjša pod nastavljeno mejo (na primer zvečer, ko sonce zaide, ali ko je rezervoar že dovolj ogret), se črpalka znova izklopi – sistem tako deluje samodejno, brez potrebe ročnega posredovanja.

Črpalna enota fizično zagotavlja obtok toplotnega nosilca in v enem kompaktnem bloku običajno vsebuje samo obtočno črpalko, zaporne ventile, termometre in manometre za nadzor temperature in tlaka v krogu ter varnostni ventil za primer prekomernega tlaka. To kompaktno rešitev močno olajša montažo in naknadni servis – vsi pomembni elementi so pregledno na enem mestu namesto razpršenih komponent po celotni tehniški sobi.

Zato je pomembno, da sta krmilna enota in črpalna skupina med seboj kompatibilni in pravilno nastavljeni, zato je vredno posvetiti izbiri enako pozornost kot izbiri samih kolektorjev. Več o tem, kako ti dve komponenti skupaj delujeta in na kaj morate biti pozorni pri njihovi kombinaciji, najdete v članku Krmilne enote in črpalne skupine sončnih sistemov.

Razvod med kolektorjem in tehnično sobo

Toplotni nosilec mora premagati pot od kolektorjev na strehi do sončnega hranilnika v tehnični sobi, pogosto skozi podstrešje, jašek ali fasado hiše. Za ta sistem se tradicionalno uporablja klasična bakrena ali nerjavna cev, ki se nato izolira neposredno na mestu montaže – torej monter najprej položi cev in šele nato jo korak za korakom izolira proti toplotnim izgubam in vremenskim vplivom.

Alternativa je predizolirana fleksibilna cev 2v1, ki v enem upogljivem plašču hkrati vodi dovodno in povratno (povratno) cev, pri čemer je že iz tovarne izolirana. Ta konstrukcija znatno skrajša čas montaže, saj ni treba ničesar dodatno izolirati niti na strehi niti v jašku – cev je treba samo potegniti iz točke A do točke B in priključiti. Za montažne firme in za gospodinjstva, ki rešujejo obnovo strehe ali imajo omejen čas za namestitev, je to praktična izbira, ki zmanjšuje tveganje napake pri izoliranju na strehi na višini.

Kratki odseki cevi, na primer neposredno v tehnični sobi pri priključitvi na črpalno enoto ali rezervoar, se pogosto rešujejo z uporabo upogljivih nerjavnih cevi (vlnovca), ki so odporne na visoke temperature, ki se običajno pojavljajo v solarnem krogu, še posebej, ko kolektor ni odjemalec in tekočina v njem lahko doseže visoke temperature.

Izbira med klasično cevjo in fleksibilno cevjo 2v1 je odvisna predvsem od dolžine trase, dostopa do strehe in časa, ki ga ima monterska ekipa na voljo za namestitev. Podroben pregled obeh rešitev najdete v članku Solarna cev in nerjaveče valovnice – kako delujejo.

Montaža kolektorjev glede na vrsto strehe

Kolektorji se ne morejo kar položiti na streho – potrebujejo specializirano montažno konstrukcijo, ki ustreza točno vrsti strehe in dimenzijam določenega kolektorja. Na poševni strehi se konstrukcija razlikuje glede na vrsto kritine – strešniki, pločevina ali bobrovka zahtevajo drugačen način pritrditve, da se kritina pri montaži ne poškoduje in pritrditev ostane dolgoročno stabilna tudi pri močnem vetru in snežni obremenitvi.

Na ravni strehi se namesto tega uporablja montažna konstrukcija s prilagodljivim naklonom, običajno vsaj 15 stopinj. Ta minimalni naklon ni naključen – zagotavlja, da se kolektor lahko naravno očisti z deževnico, ki teče po poševni površini kolektorja in odplakne prah in umazanijo. Brez zadostnega naklona bi se lahko umazanija dolgo zadrževala na površini kolektorja, kar bi zmanjšalo njegovo učinkovitost. Poleg poševne in ravne strehe je mogoče kolektorje namestiti tudi na fasado ali neposredno na tla, če to omogoča konfiguracija zemljišča in orientacija proti sončni strani.

Ključna je montaža konstrukcije, ki natančno ustreza dimenzijam določenega tipa kolektorja – ne gre za univerzalni del, ki bi ustrezal vsem, temveč za komponento, zasnovano za natančno določen model in način strehe.

Če se ukvarjate z montažo na netipično streho ali ne veste, katera konstrukcija je primerna za vaš kolektor, si lahko ogledate pregled posameznih rešitev glede na vrsto strehe v članku Montaža kolektorjev – poševna streha, ravna streha, fasada.

Cene posameznih komponentov solarne sestave se znatno razlikujejo glede na vrsto in funkcijo.

raztezna posoda, polnjenje in tlak v solarnem krogu

Sončni krog je zaprt, tlačni sistem, kar pomeni, da toplotna tekočina v njem kroži vedno znova brez stika z okoliškim zrakom. Pri visokih temperaturah, ki jih tekočina poleti na kolektorju doseže, se njen volumen poveča – in ravno za kompenzacijo te volumske razteznosti služi lastna raztezna posoda sončnega kroga. Brez nje bi naraščajoči tlak v sistemu lahko povzročil poškodbo cevi, spojev ali samega kolektorja.

Sistem se napolni in zrači z ročno ali električno napolnilno črpalko skozi polnilne ventile, podobno kot je to običajno pri običajnem ogrevalnem krogu hiše. To polnjenje ni enkratna zadeva le pri namestitvi – med obratovanjem sistema je morda potrebno krog dopolniti ali zračiti znova, na primer po servisnem posegu ali če se v sistemu pojavi zračni mehurček, ki ovira pravilno kroženje tekočine.

Kontrola tlaka v solarnem krogu je ena izmed osnovnih nalog, ki jih mora uporabnik solarnega sistema spremljati – črpalna enota je zato opremljena z manometrom, da je trenutni tlak vedno na očeh. Podrobnejše informacije o servisu, polnjenju in najpogostejših okvarah solarnih sistemov najdete v članku Servis, polnjenje in pogoste okvare solarnih sistemov.

Sončni ogrevanje skozi leto – poletje, prehodna obdobja, zima

Dejstvo, da se korist sončnega sistema znatno razlikuje glede na letni čas. Poleti, ko je sončnega sevanja največ in hkrati hiša ni ogrevana, lahko sončna naprava prevzame velik del ogrevanja tople sanitarne vode – kotel takrat vklopi le redko ali sploh ne, ker je hranilnik dovolj ogret neposredno s soncem. Prav to je glavni in najbolj realen prispevek sončnega dopolnila k kotlu, na katerega bi moral vsak zainteresirani predvsem pomisliti pri odločanju o naložbi.

V prehodnih obdobjih, torej spomladi in jeseni, je sončnega sevanja manj in njegova intenzivnost niha glede na vreme – sončni sistem v teh mesecih prispeva k ogrevanju vode delno, vendar mora kotel redno dogrevati skozi drugi izmenjevalnik v sončnem hranilniku. Pozimi, ko je sončnega sevanja najmanj in hkrati potreba po toploti za ogrevanje največja, prevzame skoraj celotno obremenitev ogrevanja vode in ogrevanja glavni vir toplote – kotel ali toplotna črpalka. Sončni sistem torej ni in niti ne sme biti zasnovan kot zamenjava kotla, ampak kot dodatek, ki največ prihrani ravno v mesecih, ko bi kotel sicer tekel neučinkovito samo zaradi majhnega odvzema tople vode.

Pravilen postopek, kako se takšna sestava montira korak za korakom – od pritrditve kolektorjev prek razvodov cevi do priključitve rezervoarja, črpalne enote in krmilne enote – najdete v članku Montaža sončnega sistema – postopek korak za korakom.

Praktični primeri iz prakse

Družinski dom s poševno streho, usmerjeno proti jugu. Štiričlanska družina v družinskem domu je za ogrevanje tople sanitarne vode uporabljala izključno obstoječi kondenzacijski kotel z akumulacijskim grelnikom vode. Poleti je kotel kljub ničelni potrebi ogrevanja še vedno redno vklopil samo zaradi dogrevanja vode za prhanje in umivanje. Ob obnovi strehe se je družina odločila dopolniti sistem s ploskimi sončnimi kolektorji, ki so se glede na poševno streho s strešniki pritrdili s pomočjo montažne konstrukcije, namenjene natančno za ta tip strehe. Obstoječi akumulacijski grelnik vode je bil zamenjan s sončnim hranilnikom z dvema izmenjevalnikoma – enim za sončni krog, drugim za dogrevanje s kotlom. Upravljanje črpalke je prevzela sončna regulacija, ki primerja temperaturo kolektorja in hranilnika ter vklaplja obtočno črpalko samo takrat, ko je smiselno prenašati toploto. Ker je obnova strehe potekala hkrati z zamenjavo kritine, se je za razvod med kolektorji in tehnično sobo uporabila predizolirana fleksibilna cev 2v1, ki je omogočila hitrejšo montažo brez potrebe dodatne izolacije na strehi na višini. Rezultat je, da je kotel v tej gospodinjstvu med poletnimi meseci praktično prenehal vklapljati zaradi ogrevanja vode – toploto skoraj izključno zagotavlja sončni krog, kotel služi samo kot rezerva za oblačne dni.

Bungalov z ravno streho. Lastnik bungalova z ravno streho je želel dopolniti obstoječi električni kotel s sončnim ogrevanjem sanitarne vode. Ker je bila streha ravna, je bilo potrebno izbrati montažno konstrukcijo z nastavljivim naklonom najmanj 15°, da se kolektor lahko naravno očisti z deževnico in se ne zamaši s prahom s strehe. Kratek odsek cevi v sami tehnični sobi, kjer se cev priključila na črpalno enoto in rezervoar, je bil rešen s pomočjo upogljive nerjaveče cevi (vlnovca), ki dobro prenaša visoke temperature, ki jih toplotna tekočina doseže poleti pri nizkem odvzemu. Upravljanje je prevzela sončna regulacija, priključena na tipala kolektorja in rezervoarja. Pri prvem zagonu sistema je bilo potrebno krog napolniti in odzračiti s polnilno črpalko skozi polnilne ventile – običajen postopek, ki ga je monterska ekipa izvedla neposredno pri predaji sistema. Tako je lastnik pridobil dodaten vir ogrevanja vode brez poseganja v obstoječi električni kotel, ki še naprej služi kot glavni vir toplote zunaj poletnih mesecev.

Pogosta vprašanja o solarnem ogrevanju kot dopolnilu k kotlu

Ali bo solarni sistem popolnoma nadomestil moj kotel?
Ne. Solarni sistem dopolnjuje glavni vir toplote – kotel ali toplotna črpalka – vendar ga ne zamenja v celoti. Največ lahko pokrije ogrevanje tople sanitarne vode v poletnih mesecih, ko je sončnega sevanja dovolj. Pozimi in med ogrevalno sezono kotel še naprej prevzema glavno obremenitev.

Kateri tip kolektorja je primernejši – ploski ali vakuumski?
Ploski kolektorji so cenejši in mehansko odpornejši, na primer proti toči, in za običajno ogrevanje sanitarne vode v naših podnebnih razmerah običajno zadostujejo. Vakuumski (cevni) kolektorji imajo višji izkoristek pri nizkih temperaturah in šibkejši sončni svetlobi, vendar so dražji in krhkejši. Izbira je odvisna od tega, ali želite predvsem poceni poletno ogrevanje ali zmogljivost tudi zunaj poletja.

Kaj je solarni zalogovnik in zakaj ne zadošča običajen bojler?
Solarni zalogovnik ima v primerjavi z običajnim bojlerom vsaj en izmenjevalnik toplote priključen na solarni krog, pogosto tudi drugi izmenjevalnik za dogrevanje s kotlom. Voda se greje posredno – solarna tekočina kroži ločeno v zaprtem krogu in ne pride v stik s sanitarno vodo. Običajen bojler nima takšnega izmenjevalnika, zato ga ni mogoče preprosto priključiti na solarni krog.

Krmilna enota samodejno vklaplja in izklaplja črpalko glede na temperaturno razliko med kolektorjem in rezervoarjem.

Kako krmilna enota ve, kdaj vključiti črpalko?
Krmilna enota primerja temperaturo na kolektorju in v zalogovniku s pomočjo tipal. Ko je kolektor toplejši od zalogovnika za nastavljeno razliko, vklopi obtočno črpalko solarne skupine. Ko se razlika zmanjša, se črpalka izklopi, da se toplota ne prenaša v nasprotno smer.

Kakšna je razlika med klasičnim cevovodom in fleksibilno cevjo 2v1?
Klasične bakrene ali nerjaveče cevi je treba po polaganju dodatno izolirati neposredno na mestu montaže. Predizolirana fleksibilna cev 2v1 vodi dovod in povratek v enem že izoliranem upogljivem plašču, zato ni treba ničesar dodatno izolirati niti na strehi niti v jašku – montaža je tako hitrejša.

Kako se kolektorji pritrdijo na različne tipe streh?
Kolektorji se pritrdijo s specializirano montažno konstrukcijo glede na tip strehe: na poševni strehi glede na vrsto kritine (strešniki, pločevina, bobrovka), na ravni strehi s konstrukcijo z nastavljivim naklonom, običajno vsaj 15° zaradi samočistenja z dežjem, ali na fasadi ali na tleh. Konstrukcija mora natančno ustrezati dimenzijam določenega tipa kolektorja.

Zakaj solarna vez potrebuje ekspanzijsko posodo?
Solarna vez je zaprt, tlačni sistem. Pri visokih temperaturah toplotnega nosilca se njegov volumen poveča in ekspanzijska posoda kompenzira to prostorninsko raztezanje – brez nje bi lahko v vezju nastal prekomerni tlak, ki bi lahko poškodoval cevovode, spoje ali kolektor.

Kako se solarna sistem napolni in zrači?
Solarni krog se napolni in zrači z ročno ali električno plinsko črpalko skozi plinske ventile, podobno kot ogrevalni krog hiše. To je postopek, ki je potreben ne samo pri prvi montaži, ampak občasno tudi kasneje, na primer po servisnem posegu.

Ali moram servis sončnega sistema rešiti samostojno od kotla?
Sončni krog je samostojen zaprt sistem z lastno črpalno enoto, ki vsebuje tudi manometre za preverjanje tlaka – ti omogočajo enostavno spremljanje stanja sistema. Podrobnosti o servisu, polnjenju in najpogostejših napakah najdete v ločenem članku, posvečenem tej temi, povezava je navedena spodaj v povezanih temah.

Povezane teme

• Kako izbrati solarni sistem za ogrevanje vode
• Ploski vs. vakumski sončni kolektorji
• Kakšen solarni zalogovnik potrebujem
• Sončne cevi in nerjavne valovnice – kako delujejo
• Krmilne enote in črpalčne skupine za solarne sisteme
• Montaža kolektorjev – poševna streha, ravna streha, fasada
• Montaža solarnega sistema – postopek korak za korakom
• Servis, polnjenje in pogoste okvare sončnih sistemov
• Pogosta vprašanja o sončnih kolektorjih in solarnih sistemih

Če razmišljate o sončni dopolnilu k vašemu obstoječemu kotlu, nam napišite tip in načrtovano površino kolektorjev – z veseljem vam svetujemo o priključitvi.

Imate vprašanje o tej temi?

Ne morete se odločiti ali rešujete konkretno situacijo v vašem gospodinjstvu? Pišite nam – z veseljem vam bomo svetovali.

Ime in priimek Ne izpolnjujte tega polja:

E-pošta

Obvestilo