Upravljačke jedinice i pumpne grupe solarnih sustava

Solarni kolektor na krovu je najvidljiviji dio solarnog sustava za zagrijavanje vode, ali bez upravljačke jedinice i pumpe ostaje samo ploča ispod stakla koja sama od sebe može samo zagrijati i ohladiti se. Upoštevajući to, upravljačka jedinica i pumpe odlučuju da li će toplina iz kolektora zaista stići tamo gdje je potrebna – u solarni spremnik, gdje se skladišti kao topla voda za korištenje. U praksi je to dvije komponente koje se često isporučuju i montiraju zajedno, iako imaju različitu funkciju: jedna „donosi odluke", druga „izvodi radnju".

Solarni sustav za zagrijavanje vode (toplovodni solarni sustav) u općenitosti se sastoji od solarnih kolektora na krovu koji zagrijavaju topljenje tekućinu (mješavinu vode i nezamrzivača), solarnog spremnika s topljenjem, pumpe i upravljačke jedinice. Važno je imati realne očekivanja – takav sustav dopunjuje, ne zamjenjuje glavni izvor topline (kotao, dizalica topline), i najviše pokriva upravo zagrijavanje tople vode za korištenje u ljetnim mjesecima, kada je dovoljno sunčeve energije i potreba za topljenjem za grijanje minimalna ili nula.

U ovom članku se detaljno upućujemo upravo na taj dio sustava koji se često podcjenjuje pri izboru, iako ima izravan utjecaj na to koliko topline se stvarno iskoristi: upravljačku (solarnu) jedinicu, pumpe, povezivanje s cijevima i spremnikom, kao i povezane komponente poput ekspanzijske posude. Ako rješavate kompletni izbor solarnog sustava od početka, preporučujemo najprije članak Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode, gdje ćete pronaći širi kontekst izbora pojedinih komponenti.

Upravljačka jedinica stalno uspoređuje temperature i uključuje pumpu samo kada ima smisla prenijeti toplinu u spremnik.

Kako funkcioniše upravljačka (solarna) jedinica

Upravljačka jedinica je „mozak" cijelog solarnog kruga. Njen zadatak je stalno uspoređivati temperaturu na kolektoru i temperaturu u spremniku pomoću senzora (senzora temperature) postavljenih na oba mjesta. Kada je kolektor topliji od spremnika za unaprijed postavljeni iznos, upravljačka jedinica uključuje cirkulacijsku pumpu solarnog sustava i topljenje tekućina počinje cirkulisati – toplina se tako prenosi iz kolektora u spremnik. Kada razlika pada ispod postavljene granice (npr. navečer, ili kada se spremnik dovoljno zagrijao), jedinica isključuje pumpu da toplina ne bi vraćala natrag u kolektor i ne bi se izgubila iz sustava kroz hladni kolektor.

Ova logika zvuči jednostavno, ali u stvarnoj upotrebi rješava puno situacija istovremeno – rani početak rada, kada je kolektor još hladan, prolaznu oblačnost, kada se temperatura kolektora brzo mijenja, kao i zaštitu od pregrejavanja, kada je spremnik već pun, a kolektor dalje proizvodi toplinu bez mjesta gdje bi je mogao odvesti. Kvalitetna upravljačka jedinica nije samo jednostavni termostat s dva senzora, već uređaj koji može procijeniti više radnih stanja istovremeno i zaštititi sustav i pumpu od nepotrebnog trošenja.

Primjer takve upravljačke jedinice je Euroster 813 Solar – solarna regulacija namijenjena upravo za upravljanje pumpe prema temperaturnoj razlici između kolektora i spremnika. Radi se o tipičnom predstavniku kategorije: kompaktna elektronika koja se povezuje na senzore i na cirkulacijsku pumpu pumpe, a od te trenutka automatski odlučuje kada se sustav treba pokrenuti i kada zaustaviti.

Pri izboru upravljačke jedinice isplati se razmisliti i o tome da je to komponenta koja se u slučaju kvara može relativno jednostavno zamijeniti sama za sebe, bez uključivanja u ostatak kruga – upravo zbog toga se u praksi često prodaje i kao samostalna zamjena, a ne samo kao dio kompletne postavke. Ako rješavate kvar postojećeg sustava, više o toj temi pronaći ćete u članku Servis, punjenje i česti kvarovi solarnih sustava.

Pumpa – srce solarnog kruga

Dok upravljačka jedinica donosi odluke, pumpe fizički osiguravaju sam cirkulaciju topljenja tekućine. Ne radi se samo o samoj pumpi – pumpe uključuju pumpu, zatvarne ventile, termometre i manometre (za kontrolu temperature i tlaka u krugu na mjestu) i sigurnosni ventil. Svi ti elementi su povezani u jednom kompaktnom bloku, što značajno olakšava montažu i kasniji servis – umjesto više samostalnih komponenti raspoređenih po tehničkoj prostoriji, instalater ima jedan kompaktni cijeli koji se jednostavno povezuje na cijevi iz kolektora i na spremnik.

Ovo rješenje ima praktični značaj i u pogledu buduće održavanja. Ako je nekada potrebno zamijeniti pumpu ili provjeriti tlak u krugu, zatvarni ventili na pumpe omogućavaju izolaciju određenog dijela kruga bez potrebe za ispuštanjem cijelog sustava. Manometar na samoj jedinici istovremeno služi kao brza vizualna kontrola – ako tlak u zatvorenom solarnom krugu pada ispod obične radne vrijednosti, to je prvi znak da postoji netesnost ili da je krug potrebno dopuniti.

Upravljačka jedinica i pumpska jedinica u praksi se gotovo uvijek kupuju i montiraju kao par – jedna bez druge nema smisla, jer upravljačka jedinica treba pumpu koju će upravljati, a pumpska jedinica treba upravljačku jedinicu koja joj kaže kada treba raditi. Kod planiranja budžeta za solarni sustav stoga računajte s obje komponente kao s jednim funkcionalnim cijelom.

Spajanje cijevi i razvod između kolektora i tehničke prostorije

Pumpska jedinica se obično nalazi u tehničkoj prostoriji, odmah pored spremnika, dok su kolektori na krovu – između njih mora postojati cjevovod kroz koji teče topljenje tekućina tamo i natrag. Ovaj razvod ima dvije uobičajene realizacije. Prva je klasična bakrena ili nehrđajuća cijev, koja se na krovu i u šachtu dodatno izolira toplinskom izolacijom otpornom na vanjske utjecaje. Druga, sve popularnija opcija je predizolovana fleksibilna cijev 2v1 – savitljivi omotač, u kojem su dovodna i povratna (povratna) cijev spojene u jedan cijeli i već unaprijed izolirane izrade.

Prednost fleksibilne cijevi 2v1 je prvenstveno u vremenu montaže – jer je već izolirana, instalater ne mora dodatno obložiti izolacijom direktno na krovu ili u uskoj šachtu, gdje se s krutim cijevima i izolacijskim materijalom radi znatno lošije. Savitljivost cijevi istovremeno olakšava vodjenje kroz građevinske prelaze i kutove, gdje bi krute cijevi zahtijevale više spojeva i oblikovanih dijelova.

Odmah kod priključka kolektora, gdje je cijev izložena visokim temperaturama i mora istovremeno izdržati kretanje uzrokovano toplinskom širenjem krovne konstrukcije, koristi se često kratki segment savitljive nehrđajuće cijevi – tzv. valovac. Radi se o savitljivoj nehrđajućoj cijevi otpornoj na visoke temperature solarnog fluida i istovremeno sposobnoj da kompenzuje sitne kretanja u mjestu priključka, gdje bi kruta cijev mogla s vremenom puknuti ili se otklopiti iz spoja.

Detaljnije uspoređivanje oba tipa razvoda, uključujući kada se isplati odabrati fleksibilnu cijev i kada klasičnu cijev s valovcem, možete pronaći u samostalnom članku Solarna cijev i nehrđajući valovci – kako funkcioniraju.

Orientacijske cijene glavnih komponenti solarnog kruga spomenute u članku.

Pričvršćivanje kolektora i njegov utjecaj na montažu pumpske jedinice

Iako se to na prvi pogled ne čini direktno povezanim, način pričvršćivanja kolektora na krov ima utjecaj i na to kako će se voditi cijevi prema pumpskoj jedinici i koje će zahtjeve postaviti montaža na duljinu i put razvoda. Kolektori se pričvršćuju specijaliziranom montažnom konstrukcijom prema vrsti krova – kosni krov (s različitim krovovima kao što su šljunak, ploča ili valci), ravan krov (gdje se koristi konstrukcija s podešivim nagibom, obično 15° ili više, zbog samopražnjenja kišom) ili eventualno pričvršćivanje na fasadu ili na tlo. Konstrukcija mora uvijek točno odgovarati dimenzijama konkretne vrste kolektora koji se na nju montira.

Pri ravnim krovovima je tipično rješenje na primjer pričvršćivačka komplet s podešivim nagibom, koji osigurava da će kolektor imati i na inače vodoravnom krovu potreban nagib od najmanje 15° – ne samo zbog optimalnog kuta pada sunčanih zraka, već i zbog toga da kišna voda sama može slijediti površinu kolektora i otopiti nečistoće i prašinu koje bi inače smanjile učinkovitost.

Izbor vrste pričvršćivanja uvijek se vrši na početku projekta, jer određuje točnu poziciju kolektora na krovu i time i duljinu trase cijevi (bilo da je klasična ili fleksibilna cijev 2v1) prema tehničkoj prostoriji pumpske jedinice. Kompletni pregled mogućnosti pričvršćivanja prema vrsti krova možete pronaći u članku Pričvršćivanje kolektora – kosni krov, ravan krov, fasada, gdje je i konkretni primjer pričvršćivačke komplete za ravan krov s kolektorom KS 2100F.

Solarni spremnik i njegova poveznica s upravljačkom jedinicom

Upravljačka jedinica i pumpska jedinica bili bi beskorisni bez odgovarajućeg spremnika na drugoj strani kruga. Solarni spremnik ima, u odnosu na običajni bojler, dodatno barem jedan toplinski izmjenjivač povezan s solarnim krugom – često i drugi izmjenjivač namijenjen za dodatno grijanje kotlom. Zbog toga se voda u spremniku grije indirektno: solarna tekućina cirkulira odvojeno u vlastitoj zatvorenoj krugu (upravljana upravo pumpskom jedinicom i solarnom regulacijom) i nikada ne dolazi u direktni kontakt s vodom koju kasnije koristite, primjerice u tuširanju ili pranju ruku.

Tamnije na donjoj strani ovog izmjenjivača nalazi se jedno od senzora upravljačke jedinice – mjeri temperaturu vode u spremniku i uspoređuje je s temperaturom na kolektoru. Ako spremnik nije dobro dimenzioniran ili nema solarni izmjenjivač na pravom mjestu, upravljačka jedinica nema raspoložive točne podatke i sustav može neefikasno funkcionirati, iako je sama regulacija i pumpa u redu. Izbor odgovarajućeg spremnika je stoga jednako važan kao i izbor upravljačke jedinice – detaljno mu se posvetili u članku Koji solarni spremnik vam je potreban.

Ekspanzomat, punjenje i odvazdušavanje solarnog kruga

Solarni krug je zatvoreni, pritomni sustav koji tijekom rada prolazi izrazitim temperaturnim oscilacijama – od hladnog noćnog vremena do visokih temperatura topljenja tekućine tijekom sunčanog ljetnog dana. Ta tekućina se pri zagrijavanju volumenski širi, a jer je krug zatvoren, potreban je neki prostor za kompenzaciju tog viška. Baš za to služi vlastita ekspanzijska posuda (ekspanzomat) solarnog kruga, odvojena od ekspanzijske posude sustava grijanja.

Sustav se puni i odvazdušava ručnom ili električnom punilnom pumpom kroz punilna ventila, sličnim načinom kao što se puni i odvazdušava običan sustav grijanja. Zrak koji bi ostao u krugu nakon punjenja bi se suprotivao glatkoj cirkulaciji tekućine i mogao bi uzrokovati buku pumpe ili neravnomjerno grijanje kolektora. Baš zbog toga su na pumpskoj jedinici raspoloživa i punilna i odvazdušna ventila direktno u kompaktnom bloku zajedno s manometrom – zahvaljujući njima tehničar tijekom punjenja može pratiti kako se tlak u krugu razvija i prepoznati kada je sustav ispravno napunjen i odvazdušen.

Kontrola tlaka u solarnom krugu (slično kao i u sustavu grijanja) pripada osnovnim zadaćama redovite održavanja – izrazit pad tlaka između kontrole obično signalizira netišnost, koju je bolje riješiti prije nego što se pojavi kao prekid cirkulacije ili kvar pumpe. Više o tipičnim kvarovima i o tome koliko često ima smisla provjeriti sustav, pročitajte u članku Servis, punjenje i česti kvarovi solarnih sustava.

Utjecaj vrste kolektora na podešavanje upravljačke jedinice

Upravljačka jedinica radi principijalno jednako bez obzira na to koju vrstu kolektora ima na krovu – uvijek uspoređuje temperaturu na kolektoru s temperaturom u spremniku i prema tome uključuje pumpu. Vrsta kolektora utječe na to koliko brzo i izrazito se njegova temperatura mijenja tijekom dana, što se indirektno očituje i na tome koliko često upravljačka jedinica uključuje i isključuje pumpu.

Ravni kolektori imaju apsorpcijsku površinu prekrivenu staklom u izoliranom okviru – jeftiniji su, mehanički otporniji (npr. prema kišnim kuglama) i u našim klimatskim uvjetima obično zadovoljavaju za zagrijavanje tople vode za upotrebu. Vakuumski (cijevni) kolektori imaju višu učinkovitost posebno kod niskih vanjskih temperatura i niže intenziteta sunčanog zračenja, ali su skuplji i krhki. Bez obzira na to koju vrstu kolektora izaberete, upravljačka jedinica i pumpska jedinica ostaju praktički iste – razlika je u tome što vakuumski kolektori mogu proizvesti toplinu i u manje povoljnim uvjetima, pa će upravljačka jedinica u tim razdobljima uključivati pumpu češće nego kod ravnog kolektora. Detaljno uspoređivanje obiju vrsta pronađete u članku Ravni vs. vakuumski solarni kolektori.

Solarni sustav kao dopuna kotlu – uloga upravljačke jedinice pri prebacivanju izvora

Kao što je već spomenuto u uvodu, solarni sustav dopunjuje, ali ne puno vrijedno zamjenjuje glavni izvor topline, koji je kotao ili dizalica topline. U praksi to znači da spremnik često ima i drugi izmjenjivač povezan s kotlom – koji dodatno grije vodu u trenutcima kada nema dovoljno sunčanog zračenja (npr. u oblacima, rano ujutro ili tijekom zime). Upravljačka jedinica solarnog kruga se tada bavi isključivo solarnom stranom – donosi odluke o radu pumpe između kolektora i spremnika – dok dodatno grijanje kotlom rješava zasebna regulacija kotla, koja obično mjeri temperaturu u gornjem dijelu spremnika i prema potrebi dodatno grije, ako solarni prihod sam po sebi nije dovoljan.

Ova dva upravljačka kruga (solarni i kotlovski) tako funkcioniraju neovisno jedan o drugom, ali koordinirano zahvaljujući činjenici da oba imaju svoj senzor u spremniku na različitim mjestima – solarni senzor kod solarnog izmjenjivača u donjem dijelu, kotlovski senzor bliže gornjem dijelu spremnika. Zbog ovog rasporeda kotao se uključuje u grijanje tek kad solarni prihod zaista nije dovoljan, što u praksi najviše štedi energiju upravo u ljetnim mjesecima. Širi kontekst toga kako solarni sustav surađuje s postojećim kotlom, pronađete u članku Solarno grijanje kao dopuna kotlu.

Montaža – gdje u postupku dolazi upravljačka i pumpska jedinica

Pri montaži kompletnog solarnog sustava, upravljačka i pumpska jedinica se uključuju tek u kasnijoj fazi, nakon što su kolektori pričvršćeni na krov pomoću odgovarajuće montažne konstrukcije i pripremljen je vodovodni vod (klasični ili fleksibilni cijevi 2u1) prema tehničkoj prostoriji. Zatim se pumpska jedinica poveže na cijevi i spremnik, postave se senzori na kolektor i u spremnik, povežu se s upravljačkom jedinicom, a na kraju se cijeli krug napuni i odvazduši kroz punilna ventila pumpske jedinice.

Tek nakon punjenja i podešavanja upravljačke jedinice (npr. podešavanje traženog temperaturnog razlike pri kojem se pumpa uključuje) sustav se može pokrenuti u probnom radu i provjeriti da li pumpa reagira na promjene temperature kako treba. Kompletni postupak montaže korak po korak, uključujući redoslijed pojedinih koraka od kolektora do spremnika, pronađete u članku Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak.

Realni primjeri iz prakse

Dva stvarna slučaja – dopuna kotla solarnim sustavom i zamjena kvarne upravljačke jedinice.

Privatni kućanski objekt s kosom krovom i postojećim plinskim kotlom

Privatni kućanski objekt s četverokatnom obitelji i plinskim kondenzacijskim kotlom rješava visoku potrošnju plina za zagrijavanje tople vode, naročito ljeti, kada se kotao praktički ne koristi za grijanje i ipak radi samo zbog zagrijavanja vode. Tijekom pregleda krova (klasični šindri, nagib prikladan za direktno pričvršćivanje) predloži se rješenje u obliku dopune postojećeg bojlera solarnim spremnikom s dva topljenika – jedan za solarni krug, a drugi ostaje povezan s originalnim kotlom kao rezervni izvor za dopunjavanje topline.

Kolektori se pričvrste na kos krov montažnom konstrukcijom odgovarajućeg tipa krovnog materijala, a razvod između kolektora i tehničke prostorije rješava se predizoliranom fleksibilnom cijevi 2v1, jer ruta prolazi kroz prilično usku krovnu konstrukciju, gdje bi se s klasičnim cijevima i dodatnom izolacijom radilo znatno sporije. U tehničkoj prostoriji se na novi spremnik montira pumpska jedinica zajedno s upravljačkom jedinicom, koja preuzima upravljanje solarnom pumpom neovisno o originalnoj regulaciji kotla. Rezultat je da tijekom ljetnih mjeseci zagrijavanje tople vode odvija se pretežno iz Sunca, a kotao se uključuje u dopunjavanje topline samo u slučaju duljeg trajanja oblačnog vremena.

Rekreacijska kuća s ravnim krovom i kvarnom originalnom regulacijom

Na rekreacijskoj kući s ravnim krovom prije nekoliko godina je instaliran solarni sustav za zagrijavanje vode, no originalna upravljačka jedinica počela je imati kvarove – pumpa je povremeno ignorirala promjene temperature, sustav se nije pokrenuo i pri sunčanom vremenu, ili pak naopak, radio je bez potrebe. Budući da su sami kolektori, njihovo pričvršćivanje na ravan krov i cjevovodni razvod bili funkcijski i u dobrom stanju, kao rješenje je izabrana zamjena same upravljačke jedinice novom, bez uklapanja u ostatak sustava.

Pri tom prigodi provjerena je i pumpska jedinica – zatvarni ventili omogućili su izolaciju odgovarajućeg dijela kruga, provjera manometra i potvrda da je tlak u krugu u redu, a sama pumpa je funkcijska. Nakon zamjene upravljačke jedinice i kratke prilagodbe temperaturne razlike pri kojoj se pumpa pokreće, sustav opet pouzdano reagira na sunčano zračenje. Ovaj slučaj pokazuje da je upravljačka jedinica tipični dio koji se može zamijeniti samostalno, bez potrebe za uklapanjem u kolektore, cijevi ili spremnik, ukoliko su te komponente u redu.

FAQ – često postavljana pitanja o upravljačkim jedinicama i pumpskim jedinicama

Kako znam da solarna upravljačka jedinica radi ispravno?
Osnovni znak ispravnog rada je da se pumpa pokreće kada je kolektor značajno topliji od spremnika (tipično tijekom sunčanog dana) i da se isključi kada se temperaturna razlika smanji ili kada je spremnik već dovoljno zagrijan. Ako pumpa uopće ne reagira na promjene vremena ili pak neprekidno radi bez obzira na Sunce, to je znak da treba provjeriti podešavanje ili funkcionalnost upravljačke jedinice i senzora.

Upravljačka jedinica odlučuje, pumpska jedinica fizički osigurava cirkulaciju tekućine.

Kakav je razlika između upravljačke jedinice i pumpske jedinice?
Upravljačka jedinica je elektronika koja procjenjuje temperature s senzora na kolektoru i spremniku i odlučuje kada pumpa treba raditi. Pumpska jedinica je mehanički blok koji fizički osigurava cirkulaciju tekućine – sadrži samu pumpu, zatvarne ventile, termometre, manometre i sigurnosni ventil. Upravljačka jedinica dakle „odlučuje", pumpska jedinica „izvršava".

Mora li pumpska jedinica imati sigurnosni ventil?
Da, sigurnosni ventil je standardna komponenta pumpske jedinice, jer se radi o zatvorenom, tlakom opterećenom sustavu izloženom visokim temperaturnim oscilacijama. Sigurnosni ventil štiti krug od prekomernog pretlaka koji bi mogao nastati npr. kod kvara ekspanzijske posude ili ekstremnog pregrijavanja kolektora.

Može li se pumpska jedinica dodatno montirati na stariji solarni sustav?
Ako su kolektori, cjevovodni razvod i spremnik funkcijski i u dobrom tehničkom stanju, samostalna zamjena pumpske jedinice ili upravljačke jedinice je uobičajeno rješenje, kao što smo vidjeli i u drugom praktičnom primjeru gore. Nema potrebe zbog kvara jedne komponente automatski mijenjati cijeli sustav.

Koliko često treba provjeravati tlak u solarnom krugu?
Manometar na pumpskoj jedinici omogućuje brzu vizualnu provjeru tlaka kada god je potrebno, no korisno je to činiti redovito kao dio redovite održavanja tehničke prostorije. Izražena smanjenja tlaka između provjera su obično prvi znak neteznosti u krugu.

Zašto pumpa ne radi, iako svanulo Sunce?
Najčešći razlog je da je spremnik već dovoljno topli i da je razlika temperature u odnosu na temperaturu kolektora pala ispod podešene granice, pa upravljačka jedinica namjerno ne uključuje pumpu – nema smisla premoregijavati toplinu u već zagrijani spremnik. Druga mogućnost je kvar senzora, upravljačke jedinice ili same pumpe, ili pak nedovoljan tlak u krugu.

Mogu li upravljačku jedinicu programirati i za druge funkcije, npr. dopunjavanje?
Upravljačka jedinica solarnog kruga se bavi isključivo solarnom dijelom sustava – to jest, radom pumpe između kolektora i spremnika. Dopunjavanje kotlom rješava se zasebna regulacija kotla, povezana s vlastitim senzorom na gornjem dijelu spremnika, neovisno o solarnoj upravljačkoj jedinici.

Jeli potreban stručnjak za montažu pumpske jedinice i upravljačke jedinice?
Montaža uključuje rad s tlakom, topljenom tekućinom i električnim priključkom senzora i pumpe, pa se preporučuje povjeriti stručnjaku s iskustvom u solarnim sustavima – isto kao i pri pričvršćivanju kolektora na krov ili pri povezivanju s postojećim spremnikom ili kotlom.

Povezane teme

• Kako izabrati solarni sustav za zagrijavanje vode
• Ravni vs. vakuumski solarni kolektori
• Koji solarni spremnik mi treba
• Solarni cjevovod i nehrđajući valovi – kako funkcioniraju
• Pričvršćivanje kolektora – kos krov, ravan krov, fasada
• Solarno zagrijavanje kao dopuna kotlu
• Montaža solarnog sustava – postupak korak po korak
• Servis, punjenje i česti kvarovi solarnih sustava
• Česta pitanja o solarnim sustavima i kolektorima

Ako vam nije jasno koju upravljačku jedinicu ili pumpsku grupu odabrati za vaš sustav, napišite nam tip kolektora i vrstu dokurivanja – s radosti ćemo vam pomoći.

Imate pitanje vezano uz ovu temu?

Nemogu odlučiti se ili rješavate konkretnu situaciju kod kuće? Napišite nam – s radosti ćemo vam pomoći.

Ime i prezime Ne popunjavajte ovo polje:

E-mail

Poruka