Pločasti vs. vakuumski solarni kolektori

Solarna energija je jedini izvor topline za koji ne platite nikakomu dobavljaču – dovolite joj da samo uhvatite i predate u vodu koju stvarno potrošite u kući. Baš za to služi solarni sustav za zagrijavanje tople vode za potrebe kuće (TVP): kombinacija kolektora na krovu, solarnog spremnika, pumpe i elektronike koja cijeli proces automatski procjenjuje i pokreće. Sustav dopunjuje, ne zamjenjuje glavni izvor topline – kotao ili dizalicu topline – ali posebno u ljetnim mjesecima može pokriti veliki dio potrebe za zagrijavanjem TVP bez ikakve potrebe za upućivanjem glavnog izvora.

Pri projektiranju takve kombinacije, prije ili poslije, postavlja se ključno pitanje: plastični, ili vakuumski (cijevni) kolektori? Odgovor na to pitanje odlučuje ne samo o cijeni cijele investicije, već i o tome kako će sustav djelovati u zimi, proljeću i jesenju, koliko će trajati bez kvarova i može li izdržati neprijeteće vremenske uvjete poput kiše s kamenčićima. U ovom članku ćemo detaljno objasniti razliku između oba tipa, prikazati i ostale komponente s kojima kolektor mora surađivati (spremnik, upravljanje, cijevi, pričvrštenje, štapić), a na kraju ćemo se upoznati s dva stvarna primjera iz prakse.

Ako rješavate solarni sustav za prvi put, preporučujemo da uz ovaj članak pročitate i naš opći vodič Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode, gdje ćete pronaći širi kontekst izbora cijele kombinacije. Ovdje se fokusiramo prvenstveno na same kolektore i na to što im pripada.

Što je solarni sustav za zagrijavanje vode i od čega se sastoji

Solarni sustav za zagrijavanje vode, ponekad nazivan i toplom vodom solarna kombinacija, nije jedno uređaj, već skupina više komponenti koje moraju međusobno surađivati:

• Solarni kolektori na krovu – uhvaćaju sunčeve zrake i zagrijavaju time toplu tekućinu (mješavinu vode i tvari protiv smrzavanja, kako bi krug ne zamrzne ni u zimi).
• Solarni spremnik s toplinskim razmjenjivačem – ovdje se toplina iz tople tekućine prenosi na vodu za potrebe kuće, koju potom pustite iz slavine.
• Pumpa – osigurava cirkulaciju tople tekućine između kolektora i spremnika.
• Upotrebljiva (solarna) jedinica – procjenjuje temperature i odlučuje kada se pumpa uključuje i kada se isključuje.

Važno je odmah istaknuti jednu stvar koju mnogi kupci pogrešno razumiju: solarni sustav dopunjuje glavni izvor topline, ne zamjenjuje ga. U praksi to znači da će u ljetnim mjesecima, kada je sunčeve zrake dovoljno i potrošnja tople vode nije ekstremna, solarna kombinacija moći pokriti potrebu za zagrijavanjem TVP gotovo sama. U zimi, kada je sunca malo i dani su kratki, težina se automatski prenosi natrag na kotao ili dizalicu topline – solarni sustav samo „dodaje" toplinu kad god je dostupna. Baš zbog toga se solarni sustav najčešće kombinira s postojećim izvorom topline, a ne kao samostalno rješenje.

Ta kombinacija dva izvora topline (sunce + kotao/dizalica topline) je i razlog zašto ima smisla uložiti u kvalitetno upravljanje i odgovorno izabrati spremnik – više o tome možete pročitati u članku Solarno zagrijavanje kao dopuna kotlu.

Plastični vs. vakuumski kolektori: glavna razlika

Poređenje glavnih razlika između plastičnih i vakuumskih kolektora.

Ovo je jezgro cijele odluke i vrijedi mu posvetiti više prostora. Na tržištu postoje u osnovi dva tipa solarnih kolektora za zagrijavanje vode – plastični i vakuumski (cijevni). Oba rade u osnovi isto (uhvaćaju sunčeve zrake i pretvaraju ih u toplinu), ali konstrukcijom i u upotrebi se izraženo razlikuju.

Plastični kolektori

Plastični kolektori imaju apsorpcijsku površinu (tamnu metalnu ploču koja apsorbuje sunčeve zrake) prekrivenu izdržljivim staklom, sve to smješteno u izoliranom aluminijevom okviru. Ova konstrukcija ima nekoliko praktičnih prednosti:

• Niža cijena – plastični kolektori su obično jeftiniji od vakuumskih, a to vrijedi ne samo po komadu, već i uključujući pribor za montažu.
• Veća mehanička otpornost – izdržljivo staklo u čvrstom okviru bolje izdrži npr. kišu s kamenčićima, pad granja ili mehaničko opterećenje tijekom montaže, nego tanke staklene cijevi vakuumskog kolektora.
• Dovoljan učinak za obične uvjete – u našim klimatskim uvjetima (to jest na Slovačkoj) plastični kolektori obično zadovoljavaju pouzdanu potrebu za zagrijavanjem TVP, posebno ako je glavni cilj pokriti ljetno i prelazna razdoblja.

Ta kombinacija niže cijene, veće otpornosti i dovoljno učinka je razlog zašto su plastični kolektori na Slovačkoj najčešća opcija za običnu porodičnu kuću koja želi u prvoj ruci uštedjeti na zagrijavanju TVP bez pretjerano komplicirane i skuplje tehnologije.

Vakuumski (cijevni) kolektori

Vakuumski kolektori rade na drugačijem principu – apsorpcijska površina je zatvorena u vakuumskoj staklenoj cijevi, koja djeluje slično termosici. Vakuum značajno ograničava gubitak topline natrag u okolinu, što donosi drugi skup osobina:

• Veća učinkovitost pri niskim vanjskim temperaturama i nižoj intenzitetu sunčevih zraka – to jest baš u trenutku kada plastični kolektori imaju teže (hladni dani, niži položaj sunca na nebu, zamagljeno vremensko stanje).
• Viša cijena – vakuumski kolektori su skuplji od plastičnih, a to vrijedi i za usporedivu površinu.
• Veća krhkost – staklene vakuumске cijevi su osjetljivije na mehaničke oštećenja nego cjelokupno izdržljivo staklo plastičnog kolektora.

Vakuumski kolektori daju najveći smisao tamo gdje je važan učinak i izvan ljetnih mjeseci – npr. ako sustav osim TVP želi djelimično doprinijeti i grijanju, ili ako je lokacija/orijentacija krova s obzirom na sunčeve zrake manje povoljna i treba iz svakog zraka izvući što više.

Koji tip izabrati?

Ako je vaš glavni cilj jednostavno i cijenovno dostupno pokrivanje potrebe za zagrijavanjem vode, posebno u ljetnim i prelaznim mjesecima, plastični kolektori su u većini slučajeva pametnija opcija – niža cijena, veća otpornost i u našim uvjetima dovoljan učinak. Vakuumski kolektori imaju svoje opravdanje tamo gdje trebate maksimalizirati učinak i u razdoblju slabijeg sunčevog zračenja i spremni ste platiti više i računati s većom krhkosti konstrukcije.

Ako se u ovoj fazi odlučivanja osjećate neodlučno, preporučujemo da pročitate i naš opći vodič Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode, gdje je ova tema uključena u širi kontekst izbora cijele kombinacije (ne samo kolektora, već i spremnika, upravljanja i razvodnih cijevi).

Regulacijska jedinica i pumpska jedinica – kako sustav odlučuje kada zagrijavati

Regulacijska jedinica odlučuje uključivanje i isključivanje cirkulacijske pumpe prema razlici temperatura.

Nek biste odabrali koji god tip kolektora, sam za sebe ne bi bio ništa bez ostatka sustava. Ključnu ulogu ima regulacijska (solarne) jedinica. Ona pomoću senzora stalno uspoređuje temperaturu na kolektoru i temperaturu u spremniku. Ako je kolektor topliji od spremnika za unaprijed postavljenu razliku temperature, regulacijska jedinica uključuje cirkulacijsku pumpu solarne jedinice – toplinska tekućina se pokreće, prenosi toplinu s kolektora na spremnik i cijeli ciklus se ponavlja. Kada razlika temperatura padne ispod postavljene granice (npr. navečer kad sunce zasije), pumpa se automatski isključuje da ne bi bespotrebno cirkulirala hladnu tekućinu i tako hladila spremnik natrag.

Samu pumpu u praksi rijetko koristite samostalno – dolazi kao dio tzv. pumpske jedinice (solarne pumpske jedinice). U jednom kompaktnom bloku nalaze se cirkulacijska pumpa, zatvarajući ventili, termometri i manometri za nadzor temperature i tlaka u krugu, kao i sigurnosni ventil. Prednost ovog rješenja je prije svega u montaži i servisu – sva potrebna sredstva su na jednom mjestu, instalater ne mora tražiti i povezivati pojedinačne komponente, a kod eventualne održavanja ili kvara dijagnostika je jednostavnija.

O tome kako točno regulacijske jedinice i pumpske jedinice funkcioniraju i na što obratiti pozornost pri izboru, pišemo u samostalnom članku Regulacijske jedinice i pumpske jedinice solarne sustava.

Solarne spremnik – gdje se toplina s sunca sastaje s vodom iz slavine

Solarne spremnik na prvi pogled sliči klasičnom bojleru, ali ima jednu značajnu konstrukcijsku razliku – u odnosu na običan bojler, ima dodatni toplinski izmjenjivač povezan s solarim krugom. Često ima čak dva izmjenjivača: jedan za solarim krug i drugi za dopunjavanje kotlom, kad solarne energije nije dovoljno.

Načelno je to neposredno – toplinska tekućina iz solarim kruga nikada ne dolazi u neposredan kontakt s korisnom vodom. Cirkulira odvojeno, u zatvorenom krugu, i toplinu prenosi korisnoj vodi isključivo kroz zid izmjenjivača. Zbog toga smjesa koja ne smrzava iz kolektora nikada ne miješa s vodom koju pustite iz slavine ili tuša – radi se o dva potpuno odvojena kruga koji se susreću samo na toplinskom izmjenjivaču.

Izbor prave veličine i konstrukcije solarne spremnika (npr. ima li jedan ili dva izmjenjivača) ovisi o veličini kućanstva, potrošnji tople vode i načinu na koji će sustav biti dopunjen. Ovoj temi posvetili smo se detaljno u članku Koji solarne spremnik vam treba.

Raspored: cijevi i izolacija između kolektora i tehničke prostorije

Dva uobičajena rješenja rasporeda između kolektora i tehničke prostorije.

Kolektor na krovu i spremnik tople vode u tehničkom prostorijama mora nešto povezati – i upravo ta, na prvi pogled neprimjetna komponenta, ima direktno utjecanje na to koliko topline se na putu gubi i koliko dugo traje montaža. U principu postoje dvije uobičajene varijante:

Klasika bakrena ili nehrđajuća cijev

Tradicionalni način je klasika bakrena ili nehrđajuća cijev koja se potom izolira odvojeno na licu mjesta – dakle na krovu, u štampi i tehničkom prostoru. Nehrđajuća cijev u obliku valovca (elastična cijev s valovitim plohama) ocjenjuje se posebno po svojoj otpornosti prema visokim temperaturama koje može solarna tekućina u toplim danima postići, kao i po fleksibilnosti pri prolasku kroz kutove i prekrižaje u konstrukciji objekta.

Predizolirana fleksibilna cijev 2 u 1

Druga opcija je predizolirana fleksibilna cijev 2 u 1, koja u jednom elastičnom, već izoliranom omotaču spaja dovod i povrat. Prednost ove varijante je prije svega brzina montaže – jer je izolacija dio cijevi već iz fabrike, montažna firma ne mora dodatno izolirati cijev na krovu niti u štampi, što kod klasične varijante može zauzeti značajno vrijeme (i time i troškove rada).

Koju varijantu odabrati ovisi o konkretnoj građevinskoj situaciji (dužina trase, broj prekrižaja, dostupnost krova) i o preferencijama montažne firme. Više o objema opcijama, uključujući i to što znači oznaka „valovec“ i zašto se upravo nehrđajuća čelik koristi u solarnoj tehnici, pronađete u članku Solarna cijev i neželjezni valovci – kako funkcioniraju.

Pričvršćivanje kolektora prema vrsti krova

Kolektor sam po sebi je samo pola posla – treba i pouzdanu pričvršćenu konstrukciju koja će izdržati desetljeća izložena vjetru, kiši, snijegu i temperaturnim udarcima. Zbog toga se montažna konstrukcija uvijek bira prema vrsti krova (ili druge montažne površine):

• Kosi krov – različite vrste krovnih ploča (šljunak, ploča, valovita ploča) zahtijevaju različite pričvršćivače koji se pričvršćuju direktno na gredu ili letvu ispod krova.
• Ravan krov – ovdje se koristi konstrukcija s prilagodljivim nagibom, obično barem 15°. Taj nagib nije slučajan – osigurava da se kolektor može prirodno očistiti kišom (na potpuno ravnoj površini bi se naprotiv zadržavala prašina i voda).
• Fasadni ili terenski (zemlja) – alternativna rješenja tamo gdje krov iz raznih razloga nije prikladan ili dostupan.

Važno je da montažna konstrukcija točno odgovara dimenzijama određenog tipa i modela kolektora – ne radi se o univerzalni dio, već o rješenje „na mjera“ određene kombinacije kolektor + vrsta krova.

Tocni pribor je dobar primjer toga kako su montažni pribor i tip kolektora međusobno povezani – namijenjen je točno za ravan kolektor KS 2100F s površinom 1,82 m² i ravan krov s nagibom do 15°. Ako riješavate montažu na drugi tip krova ili drugi model kolektora, trebat ćete drugu konstrukciju. Detaljan pregled opcija pričvršćivanja za sve vrste krovova pronađete u članku Pričvršćivanje kolektora – kosi krov, ravan krov, fasada.

Ekspanzijska posuda, tlak i punjenje solarnog kruga

Solarni krug je zatvoreni, pritiskovani sustav – to znači da toplinska tekućina u njemu cirkulira u zatvorenoj petlji pod tlakom, slično kao kod klasičnog sustava grijanja. Budući da se tekućina tijekom toplih ljetnih dana zagrije na visoke temperature, njezin volumen se povećava termičkom širenjem. Da bi ovo širenje izbjeglo oštećenje cijevi ili komponenti, dio kruga je ekspanzijska posuda (ekspanzomat), koja može sigurno prihvatiti taj porast volumena.

Punjenje i odvzdušavanje solarnog kruga vrši se kroz punjenje ventila pomoću ručne ili električne pumpe – princip je vrlo sličan punjenju običnog sustava grijanja. Ovaj korak je važan upravo zato što zrakove mjehurići u krugu bi preprečili pravilnu cirkulaciju toplinske tekućine i smanjili bi učinkovitost prijenosa topline između kolektora i spremnika.

Servis i redovita provjera tlaka u krugu, eventualno dopunjavanje ili zamjena toplinske tekućine, pripadaju uobičajenim zadaćama održavanja solarnog sustava. Što sve servis solarnog sustava obuhvaća i koje su najčešće kvarovi, saznajte u članku Servis, punjenje i česti kvarovi solarnih sustava.

Kako donijeti odluku: sažetak za ravne i vakuumsko kolektore

Ako bismo cijelo donošenje odluke saželi u nekoliko rečenica: ravni kolektori su pouzdana, cijenom dostupna i mehanički otporna opcija koja u našim klimatskim uvjetima obično zadovoljava za zagrijavanje tople vode – naročito ako je glavni cilj pokrivanje ljeta i prelaznih perioda i dopuniti na taj način glavni izvor topline. Vakuumski kolektori imaju svoje mjesto tamo gdje je potrebna veća učinkovitost i pri nižim temperaturama i slabijem sunčanom zračenju, uz cijenu više nabavne cijene i veće krhkosti konstrukcije.

Neovisno o tome koji tip kolektora odaberete, konačni udobnost i trajnost sustava jednako ovisi o kvaliteti drugih komponenti – solarnog spremnika, upravljačke jedinice, pumpe, distribucije i montažne konstrukcije. Baš zbog toga preporučujemo gledati na solarni sustav uvijek kao na cjelinu, a ne samo kao na izbor jednog komponenta. Ako planirate montažu sami ili samo želite znati što vas čeka, pročitajte i naš postupak Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak.

Praktični primjeri iz prakse

Orijetne cijene odabranih komponenti koje su pomenute u članku.

Primjer 1: Kuća s krovom u obliku strelice i plinskim kotlom

Četveročlana obitelj u kući s krovom u obliku strelice, pokrivenim šljunkom, grije plinskim kotlom, a isti kotao do sada zagrijava i toplu vodu za korištenje tijekom cijele godine. Vlasnici su odlučili dopuniti zagrijavanje vode solarnim sustavom kako bi smanjili potrošnju plina, posebno u ljetnim mjesecima, kada kotao radi praktički isključivo zbog zagrijavanja vode, a ne zbog grijanja prostora.

Zbog krova u obliku strelice s uobičajenim nagibom, izbor montažne konstrukcije bio je jednostavan – pričvršćivači koji su direktno namijenjeni za šljunkovu krovnu oblogu, pričvršćeni na grede ispod krova. Pri izboru tipa kolektora, obitelj je odlučila za ploče kolektore – glavni razlog bio je niža cijena i činjenica da je primarni cilj bio pokrivanje upravo ljetnih mjeseci, kada ploče kolektore obično zadovoljavaju. U sastav su dodali solarni spremnik s dva toplinska izmjenjivača (jedan za solarni krug, drugi za dopunjavanje postojećim plinskim kotlom), pumpnu jedinicu i kontrolnu jedinicu koja uspoređuje temperaturu kolektora i spremnika i prema tome uključuje cirkulaciju. Distribucija između kolektora na krovu i tehničke prostorije u podrumu riješena je klasičnim nehrđajućim cijevima u obliku valjka, jer je ruta vodila kroz postojeću instalacijsku šachtu, gdje je dodatna izolacija na mjestu brzo realizabilna.

Primjer 2: Bungalov s ravnim krovom i novogradnjom u prelaznom razdoblju

Pri novogradnji bungalova s ravnim krovom, vlasnici su riješili pitanje pričvršćivanja kolektora drugačije nego u prethodnom primjeru – ravan krov zahtijeva montažnu konstrukciju s prilagodljivim nagibom (u ovom slučaju postavljen na 15°, kako bi kolektor mogao prirodno očistiti kišom i ne zadržavati vodu ili nečistoće). Budući da je investitor planirao korištenje kuće tijekom cijele godine, uključujući i hladnija prelazna razdoblja (prosinac, listopan) i želio maksimalno iskoristiti investiciju, čak i izvan najtoplije ljetne tjedne, nakon razmatranja oba moguća opcije odlučio se za vakuumsko kolektore – dakle varijantu s višom početnom cijenom, ali boljim učinkom upravo kod nižih vanjskih temperatura i slabijeg sunčanog zračenja.

Pri distribuciji između krova i tehničke prostorije, investitor je odabrao predizoliranu fleksibilnu cijev 2u1 – glavni argument bio je brzina montaže tijekom izgradnje, kada je ruta kroz strop i zid bila dostupna samo tijekom kratkog vremenskog prozora prije izolacije i završnih radova. Zbog toga što je cijev izolirana već iz proizvodnje, montažna firma je izbjegla dodatnu izolaciju na mjestu i instalaciju je uspjela unutar planiranog rasporeda.

Često postavljana pitanja (FAQ)

Kakav je glavni razlika između pločastog i vakuumskog kolektora?

Pločasti kolektori imaju apsorpcijsku površinu pokrivenu ojačanim staklim u izoliranom okviru – jeftiniji su i mehanički otporniji, na primjer prema kišnim kuglama. Vakuumski (cijevni) kolektori imaju veću učinkovitost kod niskih vanjskih temperatura i niže intenziteta sunčanog zračenja, ali su skuplji i krhki.

Koji tip kolektora je prikladan za običnu kuću u Hrvatskoj?

Za obično zagrijavanje tople vode za korištenje u našim klimatskim uvjetima pločasti kolektori obično zadovoljavaju – kombiniraju nižu cijenu i veću mehaničku otpornost s dovoljnim učinkom. Vakuumski kolektori imaju više smisla tamo gdje je važan učinek čak i van ljetnih mjeseci.

Dokazuje li solarni sustav potpuno zamijeniti kotao ili dizalicu topline?

Ne. Solarni sustav dopunjuje glavni izvor topline, ne zamenjuje ga. Najviše pokriva zagrijavanje tople vode za korištenje u ljeti, dok se u zimi i kod niže intenziteta sunčanog zračenja glavni izvor topline ostaje dalje kotao ili dizalica topline.

Odoljavaju li pločasti kolektori kišnim kuglama?

Pločasti kolektori su zbog konstrukcije s ojačanim staklim u izoliranom okviru mehanički otporniji, na primjer upravo prema kišnim kuglama, u usporedbi s vakuumskim kolektorima čije staklene cijevi su krhke.

Zašto solarna tekućina ne dolazi u kontakt s vodom koju piješmo ili s kojom se kupašmo?

Zato što se u solarnom spremniku voda grije indirektno, kroz toplinski izmjenjivač. Toplonska (solarna) tekućina cirkulira odvojeno, u zatvorenom krugu, i nikada se ne miješa s vodom za korištenje.

Zašto se pumpa u solarnom sustavu ne uključuje stalno, samo kad svane sunce?

Zato što kontrolna (solarna) jedinica pomoću senzora stalno uspoređuje temperaturu na kolektoru i u spremniku. Pumpa cirkulacijske solarne jedinice se uključuje tek kad je kolektor topliji od spremnika za unaprijed postavljeni temperaturni razlika – inače bi pumpa mogla spremnik nepotrebno ohladiti.

Kakav je razlika između klasičnog cjevovoda i fleksibilne cijevi 2u1?

Klasični bakreni ili nehrđajući cjevovodi (na primjer u obliku valjka) izoliraju se dodatno direktno na mjestu montaže. Predizolirana fleksibilna cijev 2u1 kombinira dovod i povrat u jednom savitljivom, već izoliranom omotaču, čime se skraćuje vrijeme montaže, jer se ne mora dodatno izolirati na krovu ni u šachtu.

Zašto konstrukcije za ravan krov imaju prilagodljivi nagib od 15° i više?

Kolektor pričvršćen na ravan krov zahtijeva barem minimalni nagib (obično 15° ili više), kako bi se mogao prirodno očistiti kišom – na potpuno ravnoj površini bi se naprotiv držala prašina i voda.

Što je ekspanzometar i zašto ga solarni krug treba?

Ekspanzometar je ekspanzijska posuda koja je dio zatvorenog, tlakog solarnog kruga. Kompensira volumensku širenje toplonske tekućine pri visokim temperaturama koje kolektor postiže upravo tijekom sunčanih ljetnih dana.

Povezane teme

• Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode
• Koji solarni spremnik vam treba
• Solarni cjevovodi i nehrđajući valjci – kako funkcioniraju
• Kontrolne jedinice i pumpne jedinice solarnih sustava
• Pričvršćivanje kolektora – kosni krov, ravan krov, fasada
• Solarno zagrijavanje 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 jasno koji tip kolektora je prikladniji za Vašu krovu, napišite nam njen nagib i orijentaciju – s radostijem ćemo Vam pomoći u izboru.

Imate pitanje vezano uz ovu temu?

Nemogući vam se odlučiti ili rješavate konkretnu situaciju u Vašem domaćinstvu? Napišite nam – s radostijem ćemo pomoći.

Ime i prezime Nemojte popunjavati ovo polje:

E-mail

Poruka