Kakav solarni spremnik trebam

Pitanje „koji solarni spremnik mi treba“ zvuči na prvi pogled jednostavno, u stvarnosti je to međutim zbroj više odlučnih odluka koje međusobno utječu jedna na drugu. Spremnik nikada ne birate izolovano – njegova konstrukcija, broj toplotnih izmjenjivača i način priključka direktno su povezani s time koje ćete imati kolektore na krovu, na koji način će se vodovoditi tijekom razdoblja kad nema dovoljno sunca, i kojim cijevima i pumpskim jedinicama će se cijeli krug povezati. Ono ko rješava spremnik odvojeno od ostatka sastava često završava s posudom koji je prevelik za površinu kolektora, ili obrnuto, suviše velik i skup u odnosu na stvarnu potrošnju tople vode u kući.

U ovom članku ćemo se upoznati s time čime se solarni spremnik razlikuje od običnog bojlera, zašto ima smisla razmisliti o dva toplotna izmjenjivača umjesto jednog, kako izbor spremnika povezan je s vrstom kolektora (ravni u odnosu na vakuumski) i što sve osim same posude trebate – od upravljačke jedinice preko pumpske jedinice do cijevi, pričvršćivanja kolektora i ekspanzijske posude. Cilj je da Vi nakon čitanja možete postaviti dobavljaču prave pitanja i razumijete zašto Vam preporuči upravo takvu kombinaciju komponenti, koju Vam predlaže.

Ako rješavate konkretni slučaj – kuću, vikendicu, ili samo dopunite postojeći kotao solarnim grijanjem tople vode – preporučujemo da pročitate i naš širi vodič Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode, koji opisuje izbor cijele sastave. Ovaj članak se naprotom fokusira konkretno na spremnik i komponente koje su s njim neposredno povezane.

Što je solarni sustav za zagrijavanje vode i koju ulogu u njemu ima spremnik

Solarna sastava sastoji se od četiri međusobno povezana komponenta.

Solarni sustav za zagrijavanje vode, ponekad označen i kao toplovodni solarni sustav, sastoji se od četiri osnovne dijela: solarnih kolektora postavljenih na krovu (ili na fasadu ili na zemlji), solarnog spremnika s izmjenjivačem, pumpske jedinice i upravljačke jedinice. Kolektori zagrijavaju toplinsku tekućinu – mješavinu vode i nezamrzivača – koja cirkulira zatvorenom krugom sve do spremnika, gdje prenosi toplinu na vodu za upotrebu putem izmjenjivača.

Važno je odmah reći da solarni sustav dopunjuje, ne zamjenjuje potpuno glavni izvor topline, koji je kotao ili dizalica topline. U praksi to znači da solarni sustav najviše pokriva zagrijavanje tople vode upravo u ljeti, kad je sunčanog zračenja dovoljno i potrošnja topline za grijanje je nula ili minimalna. U prelaznim mjesecima i zimi sunce daje samo dio potrebne energije, a ostatak mora dozavriti glavni izvor. Baš zbog toga je spremnik – a posebno njegova unutarnja konstrukcija s izmjenjivačima – ključni dio cijele sastave, jer je to mjesto gdje se energija iz sunca stvarno susreće s energijom iz kotla ili dizalice topline i gdje se toplina akumulira za upotrebu kad god tijekom dana.

Spremnik nije samo „posuda za vodu“. To je toplinski akumulator i istovremeno mjesto gdje se susreću dva ili više izvora topline. Baš zbog toga pri izboru spremnika ne isplati štedjeti ni ubrzavati odluku – pogrešno odabrani spremnik može ograničiti učinak i dobro projektiranih kolektora.

Solarni spremnik u odnosu na obični bojler – u čemu je stvarna razlika

Obični električni ili kombinirani bojler zagrijavaju vodu direktno – ili električnom spiralom, ili jednim izmjenjivačem povezanim s kotlom. Solarni spremnik ima dodatno barem jedan izmjenjivač topline povezan s solarnim krugom, često pak ima i drugi izmjenjivač namijenjen za dozavijanje iz kotla ili drugog izvora. Voda se u solarnom spremniku zagrije uvijek indirektno – solarna tekućina cirkulira odvojeno u svom zatvorenom krugu i nikada ne dolazi u direktni kontakt s vodom za upotrebu, koju kasnije pustite iz slavine.

Ova razdvajanja krugova ima praktičan razlog: toplinska tekućina sadrži nezamrzivač i pri visokim temperaturama na kolektoru (koje mogu biti u ljetnim mjesecima značajno više od temperature obične vode za upotrebu) direktni kontakt s vodom za piće ne bi bio prihvatljiv ni higijenski ni tehnički. Izmjenjivač tako funkcioniše kao toplinska barijera i prenosno sredstvo istovremeno – prenosi toplinu, ali razdvaja medije.

U spremnicima s dva izmjenjivača (obično označenih kao bivalentni) donji izmjenjivač je obično povezan s solarnim krugom, a gornji s kotlom ili drugim izvorom za dozavijanje. Uredba nije slučajna – solarna tekućina tijekom dana ima promjenjivu temperaturu i niža smještanje izmjenjivača omogućuje iskoristiti i manje zagrijavanje kolektora za predgrijavanje hladne vode koja ulazi u spremnik s donje strane. Gornji izmjenjivač tada u slučaju potrebe dozavri vodu na traženu temperaturu bez obzira na to, svijetli li sunce.

Kada dakle uspoređujete ponude i netko Vam nudi „solarni spremnik“, isplati se točno upitati koliko izmjenjivača sadrži i kako su povezani – to je osnovna svojstvo koje određuje, može li spremnik funkcionalno samostalno s solarnim sustavom i u kombinaciji s postojećim kotlom.

Koliko izmjenjivača trebate – samostalni solarni sustav, ili kombinacija s kotlom

Pri donošenju odluke o broju izmjenjivača u spremniku odlučuje odgovor na jednostavno pitanje: treba li solarni sustav funkcionirati potpuno samostalno (npr. u objektu bez drugog izvora topline, ili tamo gdje dozavijanje rješava drugi, odvojeni bojler), ili treba biti dio jednog spremnika zajedno s postojećim kotlom ili dizalicom topline?

Ako je odgovor druga opcija – što je u kućama s centralnim grijanjem najčešći slučaj – trebate spremnik s dva izmjenjivača, odnosno spremnik koji je unaprijed projektiran kao solarni bivalentni. U takvoj uredbi sustav funkcionalno automatski: kad je sunčane energije dovoljno, zagrijavanje vodiči isključivo solarni krug, a kotao se uopće ne uključuje. Kad nema dovoljno sunca (oblaka, zima, veća potrošnja tople vode), nedostajuću energiju dopunjuje automatski dozavljajući izmjenjivač povezan s kotlom. Baš u ovoj kombinaciji najbolje se vidi da solarni sustav stvarno dopunjuje glavni izvor topline, kao što smo spomenuli u uvodnoj dijelu – ne radi se o zamjeni kotla, već o smanjenju njegovih radnih sati posebno u toplijem dijelu godine.

Vaša informacija o tome kako tačno solarni grijač radi s postojećim kotlom, uključujući praktnke preporuke za povezivanje, nalazi se u posebnom članku Solarni grijač kao dopuna kotlu.

Kako se tip kolektora povezuje s izborom spremnika

Spremnik i kolektori čine jedan funkcionalni cijeli, pa se isplati donijeti odluku o oba dijela istovremeno, a ne redom. Na tržištu ćete se često susretati s dvama tipovima kolektora – pločastim i vakuumskim (cijevnim) – a njihove karakteristike direktno utječu na to kako će spremnik funkcionirati u praksi.

Pločasti kolektori imaju apsorpcijsku površinu prekrivenu staklom u izoliranom okviru. Nisu skupi, mehanički su otporniji – na primjer prema kišnim pahuljama – i u našim klimatskim uvjetima obično su dovoljni za zagrijavanje tople vode za upotrebu. Vakuumski (cijevni) kolektori postižu višu učinkovitost, posebno kod niskih vanjskih temperatura i nižeg intenziteta sunčeve svjetlosti, ali su skuplji i krhki. U praksi to znači da vakuumski kolektori mogu efikasnije dostavljati toplinu i u hladnijim i manje sunčanim danima, što može nešto pomicati upotrebljivost spremnika prema proljećnim i jesenskim mjesecima. Kod pločastih kolektora je obrnuto – najjači efekt je usmjeren u ljetne mjeseci s visokim intenzitetom sunčeve svjetlosti.

Za sam spremnik iz toga proizlazi jedna praktnka preporuka: kod dizajniranja kompletne konfiguracije isplati se uskladiti veličinu spremnika s plohom i tipom kolektora tako da rezervoar može akumulirati energiju koju kolektori stvarno dostavljaju tijekom tipičnog sunčanog dana, ali istovremeno da nije prevelik u odnosu na stvarnu potrošnju tople vode u kućanstvu. Tu ravnotežu najbolje je prekontrolirati s dobavljačem koji poznaje parametre određenih kolektora i spremnika, jer se radi o međusobnoj djelovanju više komponenti, a ne o jednom univerzalnom broju.

Detaljno uspoređivanje oba tipa kolektora, uključujući kada se isplati dodatna cijena za vakuumsku tehnologiju, nalazi se u članku Pločasti vs. vakuumski solarni kolektori.

Regulacijska jedinica i pumpska jedinica – kako utječu na funkcioniranje spremnika

Spremnik s ispravnim brojem izmjenjivača je samo pola rješenja. Da bi se toplina iz kolektora stvarno prenijela u spremnik u pravom trenutku, potrebna je regulacijska (solarne) jedinica i pumpska jedinica.

Na ovaj način regulacijska jedinica automatski uključuje i isključuje cirkulaciju solarnog fluida.

Regulacijska jedinica uspoređuje temperaturu na kolektoru i temperaturu u spremniku pomoću senzora postavljenih na oba mjesta. Kada je kolektor topliji od spremnika za unaprijed postavljenu razliku, jedinica uključuje cirkulacijsku pumpu solarnog sustava i tekućina počinje cirkulirati – toplina se prenosi s kolektora na spremnik kroz izmjenjak. Kada razlika pada ispod postavljene granice (npr. kod zamagljavanja ili kada je spremnik dovoljno zagrijan), pumpa se automatski isključi kako bi se nepristrano trošila električna energija i ne dolazilo do povratnog gubitka topline iz spremnika u hladniji kolektor.

Jedno od provjerenih rješenja za tu funkciju je regulacija Euroster 813 Solar, koja služi upravo za upravljanje pumpom prema temperaturnoj razlici između kolektora i spremnika.

Pumpska jedinica je pak kompaktni blok koji u sebi kombinira cirkulacijsku pumpu, zatvarne ventile, termometre, manometre i sigurnosni ventil. Zbog toga što su svi ti elementi grupirani u jedan blok, znatno se olakšava i montaža (instalater ne mora sastavljati krug od pojedinačnih komponenti na licu mjesta), kao i kasniji servis, jer su svi elementi za kontrolu tlaka, protoka i temperature na jednom mjestu, jasno dostupni.

Pri izboru spremnika uvijek razmislite i o tome s kojom regulacijskom jedinicom i pumpskom skupinom će spremnik surađivati – radi se o konfiguraciji čiji komponenti moraju biti međusobno kompatibilne, a ne samo pojedinačno funkcijske. Detaljnije informacije o različitim tipovima regulacijskih jedinica i pumpskih skupina nalaze se u članku Regulacijske jedinice i pumpske skupine solarnih sustava.

Cijevi i izolacija između kolektora i spremnika

Distribucija između kolektora na krovu i spremnika u tehničkoj prostoriji je još jedan element koji utječe na to koliko topline stvarno dolazi s krova do spremnika. U osnovi postoje dva rješenja. Prvo je klasična bakrena ili nehrđajuća cijev koju je potrebno saviti i spojiti na mjestu montaže, a zatim dodatno izolirati toplinskom izolacijom otpornom na visoke temperature.

Drugo rješenje je predizolirana fleksibilna cijev 2 u 1 – dakle dovod i povrat u jednom savitljivom, već izoliranom omotaču. Ovo rješenje značajno skraćuje vrijeme montaže, jer cijev ne treba dodatno izolirati ni na krovu ni u šachtu ili prolazu kroz konstrukciju kuće – izolacija je dio isporuke već iz proizvodnje.

Kod samog priključka kolektora često se koristi kratki odsječak savitljive nehrđajuće cijevi – valovca, koja izdrži visoke temperature solarnog fluida upravo u mjestu kolektora i istovremeno kompenzira sitne pokrete konstrukcije, koji kod krutih cijevi mogu izazvati naprezanje u spoju.

Poređenje cijena odabranih komponenti koje su pomenute u članku.

Izbor između klasične cijevi i predizoliranog fleksibilnog voda nije pitanje samo cijene, već i dostupnosti trase (dužina, broj savijanja, prolaz kroz konstrukciju) i vremenskih mogućnosti montažne firme. Kompletni pregled oba rješenja možete pronaći u članku Solarni vodovi i nehrđajući valovi – kako funkcioniraju.

Učvršćivanje kolektora – zašto to također ovisi o izboru spremnika

Iako se učvršćivanje kolektora na prvi pogled čini potpuno samostalnom temom koja nije povezana s spremnikom, zapravo određuje koji tip i koliko kolektora je moguće stvarno postaviti na datom krovu – time indirektno i koji velik spremnik bi imao smisla povezati s tom površinom kolektora.

Kolektori se pričvršćuju specijaliziranom montažnom konstrukcijom prema vrsti krova. Na kosom krovu konstrukcija se razlikuje prema krovnoj ploči – šljunak, ploča, valovita ploča – jer svaki tip krovne ploče zahtijeva drugačiji način pričvršćivanja na krov bez ometanja vodonepropusnosti krova. Na ravnom krovu koristi se prilagodiv nagib, obično barem 15°, što nije slučajno broj – ovaj nagib osigurava da kišna voda može prirodno teći s površine kolektora i djelomično ga samoprostirati, čime se održava njegova učinkovitost. Alternativa je učvršćivanje na fasadu ili na tlo, koje se koristi tamo gdje krov nije prikladan ili dostupan.

Važno je da montažna konstrukcija točno odgovara dimenzijama određenog tipa kolektora – ne radi se o univerzalnom dijelu, već o rješenju „na mjera“ za određeni model. Primjer je konstrukcija namijenjena upravo za ravan kolektor KS 2100F s površinom 1,82 m².

Ako krov svojom oblikom, orijentacijom ili statikom ograničava broj i površinu kolektora koje je moguće postaviti, treba uzeti u obzir tu činjenicu već pri projektiranju spremnika – nema smisla projektirati veliki spremnik za malu površinu kolektora, koju krov jednostavno ne omogućuje proširiti. Više o mogućnostima učvršćivanja na različite vrste krova možete pronaći u članku Učvršćivanje kolektora – kos krov, ravan krov, fasada.

Ekspanzijska posuda i punjenje solarnog kruga

Solarni krug je zatvoreni, pritomni sustav koji ima svoju ekspanzijsku posudu (ekspanzomat). Njegova je uloga kompenzirati volumensku širenje toplinske tekućine pri visokim temperaturama – kada se tekućina u vrućem ljetu u kolektoru značajno zagrije, njezin volumen se poveća, a bez ekspanzijske posude bi u zatvorenom krugu rast pritisak iznad sigurne granice.

Sustav se puni i odvazdušuje ručnom ili električnom punilnom pumpom kroz punilna ventila, sličnim načinom kao se puni i odvazdušuje običan grijani krug. Ova je zadaća dio montaže i kasnije i redovitog servisa, jer je pritisak i stanje tekućine u solarnom krugu prikladno izvremena provjeriti, slično kao kod grijanog sustava.

Pri sastavljanju kompletne solarne komponente, ekspanzomat je dio pumpne jedinice ili se dopunjuje kao samostalni element prema konkretnom projektu – u oba slučaja vrijedi da bez nje krug ne može sigurno funkcionirati. Postupak montaže uključujući punjenje i odvazdušavanje kruga korak po korak možete pronaći u članku Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak. Ako se pak više zanimate za upravljanje nakon godina korištenja, odnosno za servis, dopunjavanje tekućine ili najčešće kvarove, pročitajte Servis, punjenje i česti kvarovi solarnih sustava.

Sažetak – na što obratiti pažnju prilikom izbora solarnog spremnika

Prije nego što se odlučite za konkretan spremnik, korisno je jasno razumjeti sljedeće točke:

Prvo, koliko toplotnih izmjenjivača spremnik treba imati – jedan, ako solarni sustav funkcioniše samostalno, ili dva, ako je dio zajedničkog sustava s postojećim kotlom ili dizalicom topline. Drugo, koji tip kolektora (ravnih ili vakuumskih) će spremnik zagrijavati i kako to odgovara stvarnim uvjetima vaše krovište i lokacije. Treće, kojom upravljačkom jedinicom i pumpskom grupom će cijeli krug biti upravljiv i pogonjen – ove komponente moraju biti kompatibilne s spremnikom i zajedno prilagođene. Četvrto, kojim cijevima (klasičnim ili predizoliranom fleksibilnom cijevima) će toplina biti prenijeta od kolektora do spremnika, i na kraju, na koji način će kolektori biti pričvršćeni na krov ili fasadu, jer to određuje stvarno dostupnu površinu za prikupljanje sunčeve energije.

Svi ovi odluke su povezani – promjena u jednoj dijelu konfiguracije (npr. prelazak s ravnih na vakuumskih kolektora) može utjecati i na to koji spremnik, koju pumpsku jedinicu ili koje cijevi će imati smisla koristiti. Zato se u većini slučajeva isplati rješavati spremnik kao dio cijele konfiguracije, a ne kao izolirani kupoprodajni čin.

Stvarni primjeri iz prakse

Dva stvarna primjera primjene solarnog spremnika u praksi.

Privatni dom s postojećim kondenzacijskim kotlom. U starijoj privatnoj kući je već godinama u upotrebi kondenzacijski kotao, koji tijekom cijele godine osigurava grijanje i zagrijavanje tople vode u običnom bojleru. Vlasnik je odlučio proširiti sustav solarnim zagrijavanjem kako bi u ljetnim mjesecima smanjio potrošnju plina potrebnog upravo za zagrijavanje vode, jer grijanje u ljeti i ne treba. Rješenje u tom slučaju je bivalentni solarni spremnik s dva toplotna izmjenjivača – donji povezan s novim ravnim kolektorima na kosom krovu s krovnom oblogom od šljunka, gornji ostavljen za originalni kotao kao rezervni izvor. Zahvaljujući upravljačkoj jedinici koja uspoređuje temperaturu kolektora i spremnika, kotao se u sunčanim ljetnim danima praktički uopće ne uključuje za zagrijavanje vode i uključuje se samo kada je oblačno ili noćna potrošnja viša nego ono što solarni sustav tijekom dana zagrije. Postojeće cijevi do tehničke prostorije su tijekom ove rekonstrukcije zamijenjene predizoliranom fleksibilnom cijevi, jer je ruta kroz podrum bila uža i zahtijevala dodatnu izolaciju klasičnih cijevi.

Nove građevine s ravnom krovom i dizalicom topline. U novoj građevini s ravnom krovom i dizalicom topline kao glavnim izvorom topline bilo je potrebno riješiti pričvršćivanje kolektora od temelja, jer ravni krov bez nagiba zahtijeva prilagodljivu montažnu konstrukciju za postizanje preporučenog nagiba zbog samoprinosa kišom. Investitor je odlučio za kombinaciju ravnih kolektora (zbog niže cijene i veće otpornosti tijekom upotrebe) s bivalentnim spremnikom, čiji je drugi toplotni izmjenjivač povezan s dizalicom topline umjesto plinskog kotla. Kompletna pumpska jedinica s manometrima i sigurnosnim ventilom smještena je direktno u tehničkoj prostoriji zajedno s upravljačkom jedinicom, što olakšava budući servis, jer su svi kontrolni elementi na jednom mjestu. Kratki dio kod samog kolektora rješava fleksibilna neželjezna cijev, koja može izdržati visoke temperature i male pokrete konstrukcije tijekom godišnjih temperaturnih oscilacija.

Često postavljana pitanja o izboru solarnog spremnika

Mora li solarni spremnik nužno imati dva toplotna izmjenjivača?
Ne nužno. Ako solarni sustav funkcioniše potpuno samostalno, bez povezivanja s postojećim kotlom ili drugim izvorom topline, dovoljan je spremnik s jednim toplotnim izmjenjivačem povezanim s solarnim krugom. Ako je dio zajedničkog sustava s kotlom ili dizalicom topline, potreban je spremnik s dva toplotna izmjenjivača – jedan za solarni sustav, drugi za dopunjavanje.

Zašto solarna tekućina ne dolazi u neposredan kontakt s vodom koju kasnije koristimo?
Zato što su to dvije odvojene sustave – zatvoreni solarni krug s nemrznom tekućinom i otvoreni krug vode za upotrebu. Toplotni izmjenjivač u spremniku prenosi toplinu između njih, ali mediji se nikada ne miješaju, što je ključno iz higijenskih i tehničkih razloga.

Utječe li tip kolektora (ravni u odnosu na vakuumski) na izbor spremnika?
Direktno da, jer spremnik mora biti dimenzioniran u skladu s površinom i tipom kolektora kako bi bio u stanju učinkovito akumulirati toplinu koju kolektori stvarno dostavljaju. Detaljne razlike između oba tipa kolektora možete pronaći u zasebnom članku Ravni u odnosu na vakuumski solarni kolektor.

Što tačno radi upravljačka jedinica solarnog sustava?
Uspoređuje temperaturu na kolektoru i u spremniku pomoću senzora. Kada je kolektor topliji od spremnika za postavljenu razliku, uključuje cirkulacijsku pumpu solarnog kruga kako bi se toplina prenijela u spremnik. Kada je razlika nedovoljna, pumpa se isključuje.

Što sve sadrži pumpska jedinica i zašto je u jednom bloku?
Sadrži cirkulacijsku pumpu, zatvarajuće ventile, termometre, manometre i sigurnosni ventil. Grupiranje u jedan kompaktni blok olakšava montažu i budući servis, jer su svi kontrolni i sigurnosni elementi pregledno na jednom mjestu.

Koji je razlika između klasičnih cijevi i predizolirane fleksibilne cijevi 2v1?
Klasične bakrene ili neželjezne cijevi moraju se dodatno izolirati na mjestu montaže. Predizolirana fleksibilna cijev 2v1 kombinira dovod i povratni krug u jednoj fleksibilnoj, već izoliranoj cijevi, što skraćuje vrijeme montaže, jer se ne mora dodatno izolirati na krovu niti u šachtu.

Zašto konstrukcije za pričvršćivanje kolektora na ravnom krovu imaju prilagodljivi nagib?
Zato što ravni krov sam po sebi nema dovoljan nagib. Prilagodljivi nagib, obično barem 15°, osigurava da kišna voda s površine kolektora odteče i djelomično ga i samoprinosi, čime se održava njegova učinkovitost u upotrebi.

Zašto solarni krug treba vlastitu ekspanzijsku posudu (ekspanzomat)?
Zato što je to zatvoreni, pritisak sustav i toplonosna tekućina se pri visokim temperaturama na kolektoru volumenski širi. Ekspanzijska posuda kompenzira tu širenje kako bi pritisak u krugu nije premašio bezbednu granicu.

Mora li montažna konstrukcija kolektora odgovarati točno modelu kolektora?
Da. Montažna konstrukcija mora odgovarati točno dimenzijama konkretnog tipa kolektora i tipu krova (kosom s određenom oblogom, ravnim, eventualno fasadom ili zemljom) – ne radi se o univerzalni dio koji bi odgovarao svakom kolektoru.

Povezane teme

Ako vas ova tema zanimila, preporučujemo da nastavite i s drugim povezanim člancima iz našeg Informacijskog centra:

• Kako izabrati solarni sistem za zagrijavanje vode
• Ploče vs. vakuumski solarni kolektori
• Solarni vodovod i nehrđajući valovi – kako funkcioniraju
• Kontrolne jedinice i pumpe solarnih sistema
• Učvršćivanje kolektora – kosi krov, ravan krov, fasada
• Solarno zagrijavanje kao dopuna kotlu
• Montaža solarnog sistema – postupak korak po korak
• Servis, punjenje i česte greške solarnih sistema
• Često postavljana pitanja o solarnim sistemima i kolektorima

Ako niste sigurni o pravoj količini solarnog spremnika za vašu kuću, napišite nam broj osoba i vrstu kolektora – s radosti ćemo vam pomoći.

Imate pitanje o ovoj temi?

Nemate odluku ili rješavate konkretnu situaciju u vašoj kući? Napišite nam - s radosti ćemo vam pomoći.

Ime i prezime Ne popunite ovo polje:

Email

Poruka