Kako odabrati solarni sustav za zagrijavanje vode

Sunce u našim uvjetima može pokriti veliki dio troškova za zagrijavanje tople vode – naročito od proljeća do jeseni, kad svjeti dugo i intenzivno. Solaran sustav nije, dakle, egzotična tehnologija samo za pasivne kuće, već provjereno i dostupno rješenje koje danas može narudžbom i montažom nabaviti gotovo svaka kućanstvo s prikladnim krovom. Pitanje se, dakle, najčešće ne postavlja kao „da li“, već „kako točno izgledati“ – koliko kolektora, koji spremnik, koju regulaciju i koje cijevi izabrati, da bi sustav pouzdan i dugotrajno radio bez nepotrebnih kompromisa.

Tokom izbora pojedinih komponenti često se pojavljuju greške. Nedovoljno dimenziran spremnik znači da višak topline u ljetnim mjesecima nema kamo otići, a nedovoljno dimenzirana ili loše podešena pumpska jedinica znači da se toplina iz kolektora ne uspije dovoljno brzo odvesti. Loše odabrana montaža kolektora može ugroziti njihovu trajnost pri jakom vjetru, a jeftini netesni spojevi na cijevi će se prije ili poslije očitovati curenjem toplonosne tekućine. Stoga će ovaj članak obraditi solarni sustav komponentu po komponenti – od kolektora na krovu do punjenja kruga – kako biste znali na što se pri izboru gledati i što od pojedinih dijelova stvarno očekivati.

Važno je odmah na početku reći i ono što solarni sustav ne radi. To nije samostalan, godišnji samopojmljiv izvor topline – u zimskim mjesecima, kad je sunca malo, a potrošnja tople vode ostaje, solarni sustav uvijek treba dopunski izvor (kotao, dizalica topline), koji će vodu zagrijati na traženu temperaturu. Kako ta suradnja točno funkcioniše, obradit ćemo i u posebnom članku Solarni zagrijavanje kao dopuna kotlu. U ovom tekstu fokusirat ćemo se na to kako sastaviti funkcionalan i pouzdan solarni sustav korak po korak.

Što je solarni sustav za zagrijavanje vode i što od njega stvarno očekivati

Shema prikazuje četiri osnovne komponente koje moraju u solarnom sustavu raditi zajedno.

Solarni sustav za zagrijavanje vode, točnije toplovodni solarni sustav, sastoji se od četiri osnovne komponente koje moraju raditi kao jedan cijeli: solarnih kolektora postavljenih na krovu (ili fasadu, ili na zemlji), solarnog spremnika s toplinskim izmjenjivačem, pumpske jedinice i regulacijske jedinice. Kolektori zagrijavaju toplonosnu tekućinu – mješavinu vode i nezamrzivača, koja mora izdržati mraz u zimi i visoke temperature u ljeti. Ta tekućina cirkulira u zatvorenom krugu, prenosi svoju toplinu u izmjenjivaču u spremniku i vraća se natrag na kolektor da se zagrije ponovno.

Cijeli proces upravlja automatika: kada je na kolektoru viša temperatura od one u spremniku za postavljenu vrijednost, regulacijska jedinica uključuje cirkulacijsku pumpu. Kada se razlika smanji (npr. uveče ili pri oblacima), pumpa se opet isključi, da toplina iz već zagrijane vode u spremniku ne odlazi natrag na hladni kolektor. Sustav, dakle, radi samostalno, bez sudjelovanja korisnika – nakon podešavanja parametara samo kontinuirano procjenjuje temperature i reagira na njih.

Ključno je pravilno postaviti očekivanja. Solarni sustav u uvjetima srednje Europe obično pokriva većinu potrebe za zagrijavanje tople vode u mjesecima travnja do rujna, u prelaznim mjesecima (ožujak, listopad) doprinosi djelomično, a u zimi služi više kao predgrijavanje ulazne vode za glavni izvor topline. Sustav, dakle, dopunjuje, ne zamjenjuje potpuno kotao ili dizalicu topline – ipak, može tijekom godine uštedjeti značajni dio troškova za zagrijavanje vode, jer je ljetni period dovoljno dug da se ulaganje postepeno vrati.

Ravni ili vakuumski kolektori – što izabrati u Hrvatskoj

Poređenje glavnih karakteristika ravnih i vakuumskih kolektora.

Prvo ključno odlučivanje pri izboru solarnog sustava je tip kolektora. Na tržištu su dostupni dva glavna tipa: ravni kolektori i vakuumski (cijevni) kolektori. Detaljan tehnički poređenje članak možete pronaći na stranici Ravni vs. vakuumski solarni kolektori, ovdje ćemo samo sažeti suštinu.

Ravni kolektori imaju apsorpcijsku površinu prekrivenu staklom, smješten u izoliranom aluminijevom okviru. Njihove glavne prednosti su niža cijena nabave, jednostavnija montaža i posebno veća mehanička otpornost – staklo dobro izdržava grančarenje i mehaničko opterećenje pri većim temperaturnim oscilacijama. Za obično porodično kućanstvo koje želi pokriti zagrijavanje tople vode u većini proljetnih do jesenskih mjeseci, ravni kolektori u našim klimatskim uvjetima su obično dovoljno ekonomski povoljno rješenje.

Vakuumski (cijevni) kolektori sastoje se od sustave staklenih vakuumskih cijevi, u kojima je apsorber zaštićen vakuumskom izolacijom od gubitaka topline. Zbog toga postižu višu učinkovitost, naročito kod niskih vanjskih temperatura i nižeg intenziteta sunčeve svjetlosti – točno u uvjetima kad plohi kolektori najviše gube snagu (oblako dani, rani proljećni ili kasni jesenski mjeseci, hladnije regije). Ta prednost ima međutim svoju cijenu: vakuumski kolektori su skuplji za nabavu i servis i mehanički krhki – jedna oštećena cijev u pravilu ne izlazi cijeli kolektor iz pogona, ali zamjena zahtijeva servisni zahvat.

Praktično preporuka glasi: ako je glavni cilj što jeftinije i pouzdanije pokrivanje ljetne potrošnje tople vode, obratite se na plohe kolektore. Ako je prioritet maksimalni solaran dobitak i van ljetnjih mjeseci (npr. kod veće udjela solarnog grijanja, a ne samo zagrijavanja TUV) i budžet to dozvoljava, vakuumski kolektori mogu taj cilj postići bolje.

Solarni spremnik – srce sustava, koje odlučuje o udobnosti

Dokoliko kolektor toplinu stvara, spremnik mora znati prihvatiti, zadržati i u pravom trenutku prenijeti. Solarni spremnik se razlikuje od običnog bojlera time što ima dodatni toplinski izmjenjivač povezan s solarnim krugom – najčešće spiralski izmjenjivač smješten u donjem dijelu posude, gdje je temperatura korisne vode najniža, pa se tako solarni dobitak može iskoristiti i pri umjerenom sunčanju. Mnogi solarni spremnici imaju i drugi izmjenjivač, smješten više gore, povezan s kotlom ili drugim glavnim izvorom topline – taj doziva vodu na traženu temperaturu kad solarni dobitak nije dovoljan.

Načelno zagrijavanje je neposredno: solarna tekućina cirkulira isključivo u svom zatvorenom krugu (kolektor – cijevi – izmjenjivač u spremniku – natrag na kolektor) i nikada ne dolazi u neposredni kontakt s korisnom vodom. Zbog toga može sadržavati nezamrziva smjesa bez ikakvog rizika kontaminacije vode koja potom teče iz slavine. Upravo ta odvojena cirkulacija je razlog zašto se solarni spremnik ne može jednostavno zamijeniti običnim bojlerom s dodatnom spiralom – zahtijeva premišljenu konstrukciju s dovoljnom površinom izmjenjivača i ispravnom smještenjem ulaza.

Izbor prave veličine spremnika pripada među najčešće postavljana pitanja pri projektiranju sustava – prevelika količina znači da se posuda u sunčan dan brzo zagrije i daljnji solarni dobitak nema kamo pohraniti, prevelika količina pak produžuje vrijeme dok se voda uopće značajno zagrije. Kompletni vodič za izbor odgovarajuće veličine i vrste spremnika pronađite u članku Koji solarni spremnik vam treba – preporučujemo ga pročitati još prije narudžbe kolektora, jer je spremnik komponenta koja se najteže mijenja dodatno nakon završetka instalacije.

Upravljačka jedinica i pumpska jedinica – mozak i krvotok sustava

Upravljačka (solarna) jedinica je komponenta koja odlučuje o tome kada sustav treba raditi. Pomoću senzora smještenih na kolektoru i u spremniku kontinuirano uspoređuje obje temperature. Trenutno kada je kolektor topliji od spremnika za unaprijed postavljeni razlik (tipično nekoliko stupnjeva Celzija), upravljačka jedinica uključuje cirkulacijsku pumpu solarnog sustava i tekućina se počne kretati. Kada razlika pada ispod druge, niže praga, pumpa se isključuje – time se spriječi situacija da bi toplina iz već zagrijanog spremnika izgubila se natrag prema van kroz hladni kolektor, npr. tijekom večere ili iznenadnog zamučenja oblačnosti.

Upravo ta logika je razlog zašto čak jednostavan, mali solarni sustav zahtijeva kvalitetnu i pouzdanu regulaciju – bez nje bi pumpa radila bespotrebno (i trošila energiju i opterećivala sustav), ili pak se ne uključila u trenutcima kad bi to imalo smisla. Regulacije kao Euroster 813 Solar (navedena gore) zbog toga su standardna komponenta čak i manjih instalacija.

Pumpska jedinica je fizički komponent koji osigurava samu cirkulaciju tekućine. U jednom kompaktnom bloku obično sadrži cirkulacijsku pumpu, zatvarne ventile (za slučaj servisa, da se ne mora isprazniti cijeli krug), termometre i manometre za praćenje radnih vrijednosti i sigurnosni ventil koji štiti krug od prekomernog tlaka. Kompaktna izvedba značajno olakšava i montažu, kao i eventualni kasniji servisni zahvat – svi važni elementi su dostupni na jednom mjestu umjesto rasutih komponenti po cijelom vodovima.

Detaljnije uspoređivanje različitih vrsta upravljačkih jedinica i pumpskih jedinica, uključujući i to na što treba obratiti pozornost pri izboru prema broju kolektora i duljini vodova, pronađite u članku Upravljačke jedinice i pumpske jedinice solarnih sustava.

Cijevi i izolacija vodova – kako tekućina putuje s krova prema dolje

Između kolektora na krovu i tehničke prostorije, gdje stoji spremnik, mora voditi cjevovod sposoban da izdrži visoke temperature i promjene tlaka. U praksi se koriste dva glavna rješenja. Prvo je klasična bakrena ili nehrđajuća cijev, koja se spaja pomoću zavarivanja ili lisanih spojki i zatim se ručno izolira toplinskom izolacijom otpornom prema UV zračenju (na vanjskim dijelovima) i visokim temperaturama.

Drugo, sve popularnije rješenje je predizolovana fleksibilna cijev 2 u 1 – savitljivo dvocjevni sustav, u kojem se dovod i povrat vode u jednom već izoliranom omotaču. Velika prednost je brzina montaže: jer je cijev izolirana već iz proizvodnje, na krovu ni u prolazu kroz krovnu konstrukciju ili šachtu više ništa dodatno ne treba izolirati, čime se skraćuje vrijeme instalacije i smanjuje rizik od pogrešno izvedene izolacije na teško dostupnim mjestima.

Za kraće povezne odsjeke neposredno uz kolektora ili u tehničkom prostoru često se koristi savitljivo nehrđajuće cijevovod, tzv. valovac, koji dobro podnosi visoke temperature solarnog fluida i istovremeno se jednostavno oblikuje i u stisnutim prostorima bez potrebe za lemljenjem. Primjer je Neželjezno valovano cijevovod (3,81 €) – jeftin, ali važan poveznik koji se u praksi koristi kao dopuna glavnog razvoda, a ne kao njegova zamjena cijelim putem. Što je razvod duži i što je trasa zahtjevnija (više savijanja, prekida, visinske razlike), to se više isplati razmotriti upravo predizoliranu fleksibilnu cijev umjesto sastavljanja razvoda iz pojedinačnih komada cijevi i izolacije na licu mjesta.

Potpuni pregled vrsta cijevi, načina spajanja i uobičajenih grešaka pri izvođenju razvoda pronađete u samostalnom članku Solarni cijevovod i neželjezni valovci – kako funkcioniraju.

Pričvršćivanje kolektora – kosni krov, ravnokrovni krov, fasada

Bez obzira na to kakav kvalitetan kolektor, spremnik ili regulaciju odaberete, cijeli sustav stoji (doslova) na pouzdanom pričvršćivanju. Kolektori se pričvršćuju specijaliziranom montažnom konstrukcijom koja se odabire prema vrsti krova i krovnom pločniku. Na kosom krovu konstrukcija se prilagodava konkretnom tipu pločnika – šljunak, valovita ploča ili šindra imaju svaki svoj sustav pričvršćivačkih šipki i nosača koji poštuje profil i način postavljanja određenog pločnika.

Na ravnokrovnom krovu koristi se drugi tip konstrukcije – prilagodljivi nosač koji nagnje kolektor u potrebni nagib, obično barem 15°. Ovaj minimalni nagib nije slučajan: kod nižeg nagiba na površini kolektora bi se mogla dugoročno zadržavati voda, prašina i nečistoće, jer kišna voda s gotovo vodoravne površine ne stiže dovoljno brzo da bi površina učinkovito samoprostirala. Alternativa za zemljišta s dovoljnim prostorom je pričvršćivanje na fasadu ili direktno na tlo na vlastitu nosivu konstrukciju – ove varijante se uključuju posebno tamo gdje krov nije u odgovarajućoj orijentaciji prema Suncu ili gdje njegova konstrukcija ne omogućuje instalaciju.

Ključno pravilo koje se isplati istaknuti: montažna konstrukcija mora točno odgovarati dimenzijama i pričvršćivačkim točkama određenog tipa i veličine kolektora. Univerzalne konstrukcije „za sve" u praksi ne postoje – pogrešno dimenzionirana konstrukcija može značiti nedovoljno pričvršćivanje i rizik oštećenja pri jakom vjetru ili snježnoj opterećenosti.

Detaljna analiza pojedinačnih vrsta pričvršćivanja uključujući preporuke za određene krovne pločnike pronađete u članku Pričvršćivanje kolektora – kosni krov, ravnokrovni krov, fasada.

Ekspanzijska posuda, punjenje i tlak u solarnom krugu

Solarni krug je zatvoreni, tlakom sustav – isto kao i običan sustav grijanja, i on zahtjeva vlastitu ekspanzijsku posudu (ekspanzomat). Njezin zadatak je kompenzacija volumenske širenja toplinske tekućine koja se tokom dana mijenja od hladne ranojutarnje temperature do visoke temperature tijekom sunčanog podne i natrag. Bez ekspanzomata ove volumenske promjene bi izazvale prekomjerne oscilacije tlaka u krugu, koje bi opterećivale spojeve, topljenje i samu pumpu.

Punjenje i odvzdušavanje solarnog kruga izvodi se putem punjenih ventila pomoću ručne ili električne pumpe, slično kao pri punjenju običnog sustava grijanja. Važno je pri tome obaviti pažljivo odvzdušavanje – zrakove mjehuriće u krugu smanjuju učinkovitost prijenosa topline i pri višim temperaturama mogu izazivati i buku pumpe. Solarna tekućina (mješovina vode i nezamrzivača) se isto tako s vremenom prirodno degradira djelovanjem ponovnog zagrijavanja na visoke temperature, pa je dio redovite održavanja i provjera njezinog stanja i u slučaju potrebe zamjena.

Tačno ovu područje – punjenje, tlak, odvzdušavanje i česte greške kao pad tlaka ili buka pumpe – pripadaju među temama s kojima se vlasnici solarnih sustava najčešće obratite servisu. Kompletni pregled postupaka i tipičnih grešaka pronađete u članku Servis, punjenje i česte greške solarnih sustava.

Koliko košta solarni sustav i kako odabrati pravu kombinaciju

Orientacijske cijene odabranih komponenti solarnog sustava spomenutih u članku.

Cijena kompletnog solarnog sustava sastoji se od cijene kolektora, spremnika, upravljačke jedinice, pumpe, cijevnog razvoda, montažne konstrukcije i konačno same montaže. Iz komponenti spomenutih u ovom članku može se dobiti otprilike predodžba o nižim stavkama sastava: solarna regulacija (npr. Euroster 813 Solar) iznosi otprilike 109 €, pumpna jedinica (ZP2-12 ECO) otprilike 751 €, predizolirana fleksibilna cijev za desetometarski odsječak otprilike 309 € i montažna konstrukcija za ravnokrovni krov otprilike 117 € – to treba dodati cijeni samih kolektora i spremnika, koji čine najveći dio budžeta i razlikuju se prema broju kolektora i volumenu spremnika.

Pri odabiru konkretne kombinacije komponenti isplati se postupiti redoslijedom koji odgovara logici dizajna: prvo jasno utvrditi potrošnju tople vode u kućanstvu i iz nje izvesti potreban volumen spremnika (vidi Koji solarni spremnik vam treba), zatim odabrati vrstu i broj kolektora prema dostupnoj krovnoj površini i orijentaciji (vidi Ravni vs. vakuumski solarni kolektori), zatim dovršiti pričvršćivanje prema konkretnom krovu i konačno odabrati regulaciju, pumpnu jedinicu i cijev prema duljini i zahtjevnosti trase. Ako montažu ne izvodite sami, već je naručite kod stručne tvrtke, točan postupak koraka od pripreme do pokretanja pronađete u članku Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak – čak i ako montažu ne izvodite vlastitim rukama, korisno je znati što sve mora biti dio prave realizacije da biste to mogli provjeriti.

Praktični primjeri iz prakse

Primjer 1: obiteljski kuća s kosom krovom i četverokratnom kućanstvom. Obiteljski kuća s južnim orijentacijem krova, šiljasti krov s pločama od ognjevanih pločica, nagib oko 35°. Kućanstvo s četiri člana ima prosječnu dnevnu potrošnju tople vode oko 160–200 litara. Za takav slučaj je tipično rješenje sastav s pločastim kolektorima (mekanije otporniji, povoljniji cijene, dovoljno za pretežno ljetno pokrivanje), solarnim spremnikom s dva izmjenjivača (solarni i dopunski od kotla) i montažnom konstrukcijom prilagođenom točno danom tipu pločica. Upravljački modul tipa Euroster 813 Solar osigurava automatsko uključivanje pumpe prema temperaturnoj razlici, pumpska jedinica tipa ZP2-12 ECO cirkulaciju između krova i tehničke prostorije u podrumu. Budući da je tehnička prostorija u ovom slučaju u podrumu, dakle relativno daleko od krova, za duži vertikalni dio rasvoda isplati se predizolirana fleksibilna cijev, koja skraćuje vrijeme montaže i smanjuje rizik toplinskih gubitaka na dugu tragu. U ljetnim mjesecima takav sastav obično pokriva većinu potrošnje tople vode bez potrebe za dopunskim grijanjem kotlom, u prelaznim mjesecima djelomično, u zimi služi pretežno kao predgrijanje ulazne hladne vode.

Primjer 2: rekreacijska kuća s ravnim krovom i sezonskim korištenjem. Kuća korištena najčešće od proljeća do jeseni, s ravnim krovom (bez mogućnosti kosog nagiba) i manjim, dvokratnim do trokraćnim posjetima tijekom boravka. U ovom slučaju je nužna montažna konstrukcija s prilagodljivim nagibom za ravan krov (npr. do 15°), koja istovremeno osigurava dovoljno samopoloženje kolektora kišom i bez redovite godišnje negovanja vlasnika. Budući da se radi o sezonskom korištenju s pretežno ljetnom radnom, upravo ovdje se solarni sustav pokazuje najpovoljnije – potražnja za toplom vodom je najveća upravo u razdoblju kada je i sunčani dobitak najveći. Manji volumen spremnika je dovoljan uzimajući u obzir manji broj osoba, kraći rasvod (tehnička prostorija blizu krova) omogućuje korištenje i kraćeg dijela nehrđajućeg valca umjesto duže fleksibilne cijevi, čime se uštedi dio budžeta bez gubitka funkcionalnosti.

FAQ – često postavljana pitanja o izboru solarnog sustava

Dal bi solarni sustav potpuno zamijenio moj kotao ili dizalicu topline?
Ne. Solarni sustav dopunjuje, ne zamjenjuje u potpunosti glavni izvor topline. Najviše pokriva grijanje tople vode u ljetnim mjesecima, u zimi i razdoblju nižeg sunčanog zračenja nužno je dopunjavanje iz kotla ili dizalice topline.

Kakav je razlika između pločastog i vakuumskog kolektora iz perspektive običnog kućanstva?
Pločasti kolektori su jeftiniji i mehanički otporniji (npr. prema kišnim pločicama) i za grijanje TUV u našim klimatskim uvjetima obično su dovoljni. Vakuumski kolektori imaju višu učinkovitost pri niskim vanjskim temperaturama i slabijem zračenju, ali su skuplji i krhki. Detalji u članku Pločasti vs. vakuumski solarni kolektori.

Zašto solarni spremnik ne može biti običan bojler?
Solarni spremnik ima dodatno barem jedan izmjenjivač topline povezan s solarnim krugom, kroz koji se voda grije indirektno – solarna tekućina cirkulira odvojeno i ne dolazi u kontakt s vodom za upotrebu. Običan bojler takvu konstrukciju nema.

Tako upravljačka jedinica odlučuje kada uključiti i isključiti cirkulacijsku pumpu.

Kako upravljačka jedinica zna kada uključiti pumpu?
Poređuje temperaturu na kolektoru i u spremniku pomoću senzora. Kada je kolektor topliji od spremnika za postavljenu razliku, uključuje cirkulacijsku pumpu solarnog modula. Kada razlika padne, pumpa se isključuje da toplina ne odlazi natrag na hladni kolektor.

Isplati li se predizolirana fleksibilna cijev u odnosu na klasičnu bakreni cijev?
Pri dužim ili zahtjevnijim ruterima da – fleksibilna cijev 2 u 1 ima dovod i povrat u jednom već izoliranom omotaču, pa se ne mora dodatno izolirati na krovu ni u šachtu, što skraćuje vrijeme montaže. Pri kratkim povezivanim dijelovima često se koristi nehrđajući cijevi (valci).

Mora li kolektor na krovu biti nagnut točno pod određenim kutem?
Na kosom krovu kolektor kopira nagib krova. Na ravnim krovovima koristi se prilagodljiva konstrukcija, obično s nagibom barem 15°, da bi kolektor mogao prirodno samopoložiti kišom.

Zašto solarni krug zahtjeva ekspanzioni spremnik?
Solarni krug je zatvoren, tlakovni sustav i toplonosna tekućina mijenja svoj volumen ovisno o temperaturi. Ekspanzometar kompenzira tu volumensku širenje pri visokim temperaturama, čime zaštićuje krug od prekomernog tlaka.

Koliko često treba provjeravati ili dopuniti tekućinu solarnog sustava?
Solarna tekućina se s vremenom prirodno degradira djelovanjem ponovnog zagrijavanja na visoke temperature, pa je prikladna redovita provjera njenog stanja i u slučaju potrebe zamjena, slično kao provjera tlaka u krugu. Česte greške i servisne postupke opisuje članak Servis, punjenje i česte greške solarnih sustava.

Može li se solarni sustav dodati i kući koja već ima kotao za grijanje?
Da, to je uobičajena i preporučena konfiguracija – solarni sustav se povezuje na solarni spremnik s drugim izmjenjivačem povezanim s postojećim kotlom, koji dopuni vodu kad solarni dobitak nije dovoljan. Više u članku Solarno grijanje kao dopuna kotlu.

Povezane teme

• Pločasti vs. vakuumski solarni kolektori
• Koji solarni spremnik vam treba
• Solarni cjevovod i nehrđajući valci – kako funkcioniraju
• Upravljačke jedinice i pumpske jedinice solarnih sustava
• Učvršćivanje kolektora – kos krov, ravan krov, fasada
• Solarno grijanje kao dopuna kotlu
• Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak
• Servis, punjenje i česte greške solarnih sustava
• Česta pitanja o solarnim sustavima i kolektorima

Ako vam nije jasna prava konfiguracija solarnog sustava za Vaš dom, napišite nam približnu površinu i orijentaciju krova – s radostju ćemo Vam pomoći s prijedlogom.

Imate pitanje vezano uz ovu temu?

Nemate odluku ili rješavate konkretnu situaciju u Vašoj kući? Napišite nam – s radostju ćemo Vam pomoći.

Ime i prezime Nemojte popunjavati ovo polje:

E-mail

Poruka