Ugradnja i cijevne instalacije solarnih toplinskih sustava

Kod solarnih sustava razlikuje se između fotonaponskih sustava za proizvodnju električne energije i solarnih sustava za pripremu tople vode.

Solarni sustavi za pripremu tople vode obično se koriste za pripremu tople vode u kućanstvu, za grijanje bazena, za podršku sustavu grijanja i za proizvodnju procesne topline. Time predstavljaju razumnu alternativu uobičajenoj pripremi tople vode. Danas se pretežno ugrađuju dvokružni sustavi.

Pritom se u prvom krugu medij za prijenos topline (smjesa vode i sredstva protiv smrzavanja) pumpa kroz kolektor, a preuzeta toplina preko izmjenjivača topline u spremniku tople vode predaje pitkoj vodi. U drugom krugu zagrijana pitka voda dovodi se do potrošača.

Kod jednokružnih sustava voda se izravno vodi kroz kolektor i zagrijava. Ovaj se sustav ponekad primjenjuje za zagrijavanje bazenske vode bez opasnosti od smrzavanja. Jednokružni sustavi u zemljama izloženima mrazu moraju biti opremljeni odgovarajućom regulacijom koja omogućuje zatvaranje i pražnjenje.

Ispravno dimenzioniranje sustava preduvjet je za zadovoljavajući rad. Za male sustave u jedno-/dvoobiteljskim kućama može se računati s potrošnjom od oko 50 l tople vode po osobi i danu. Uz zadanu temperaturu od 50 °C i potrebne rezerve za dane s manje zračenja, površina kolektora trebala bi iznositi otprilike 2 m² po osobi.

Materijali za cjevovod

Prikladni materijali za cijevi solarnog kruga osiguravaju:

dovoljnu otpornost na temperaturu
otpornost na glikol
visoku otpornost na tlak
za vanjsku primjenu potrebnu otpornost na vremenske utjecaje i koroziju (bez pocinčanih cijevi)

Spremnik tople vode

Spremnik tople vode trebao bi, radi zalihe tople vode za dane s manje sunčevog zračenja, imati volumen od 1,5 do 2 puta dnevne potrošnje tople vode po osobi, tj. oko 100 litara po osobi.

Spremnici bi trebali imati vitak, cilindričan oblik kako bi se ostvarilo dobro raslojavanje temperature. Spremnik bi trebao biti opremljen toplinskom izolacijom debljine najmanje 10 cm, koja čvrsto prianja i bez praznina, kako bi se smanjili toplinski gubici.

Warmwasser-Boiler wird von SANHA®-Mitarbeiter überprüft

Solarni krug

Solarni krug služi za prijenos topline između kolektora i izmjenjivača topline u spremniku tople vode. Krug bi trebao biti što kraći; za postrojenja u jedno-/dvoobiteljskim kućama promjer cijevi od 15 mm ili 18 mm najčešće je dovoljan. Visoke temperature od preko 110 °C u kolektoru i u kolektorskom krugu dodatno zahtijevaju odgovarajuću toplinsku izolaciju cjevovoda.

Na otvorenom toplinska izolacija mora dodatno odolijevati UV zračenju, vremenskim utjecajima i ptičjem kljucanju. Stoga je ondje potrebno upotrebljavati UV-postojane i/ili limom obložene materijale s odgovarajućom otpornošću na temperaturu. Često korišteni pjenasti materijali, koji su predviđeni samo za sustave grijanja do 90 °C, ovdje često zakažu već nakon nekoliko dana.

Za zahtjeve kolektorskog kruga na tržištu postoje posebni pjenasti materijali. Dodatno, toplinska izolacija može se izvesti kamenom ili staklenom vunom te melaminskom smolom. Cjevovode treba izolirati protiv toplinskih gubitaka sukladno debljinama izolacije propisanim uredbom o sustavima grijanja. U manjim postrojenjima za jedno-/dvoobiteljske kuće uobičajeni protok iznosi 30 do 50 litara po m² površine kolektora. Ispitivanje tlaka treba provesti prema uputama proizvođača solarnog sustava.

Stvaranje pare pri stagnaciji

Ako se solarni sustav nalazi u stagnaciji – jer je, npr., spremnik već potpuno napunjen i nema potrošnje ili pumpa kolektorskog kruga nije u pogonu – pri daljnjem sunčevom zračenju u kolektorima se može stvarati para. Parni prostor u pravilu odgovara volumenu kolektora i kratkom dijelu priključnih cijevi.

U uobičajenim ravnim kolektorima postižu se stagnacijske temperature do 250 °C, a u vakuumskim cijevnim kolektorima čak do 350 °C. Pri ponovnom puštanju sustava u rad nakon takve faze stagnacije u solarnom krugu se tijekom vrlo kratkog razdoblja mogu pojaviti vrlo visoke temperature. Mjerenja Fraunhofer Instituta za solarne energetske sustave (ISE) pokazuju da se kod praznog ravnog kolektora – dakle tijekom faze izgradnje pri sunčevom zračenju – na kolektoru može javiti oko 160 °C pri stagnacijskoj temperaturi (temperatura kolektora 210 °C). Ovisno o vremenskim uvjetima, to može, ovisno o napretku izgradnje, potrajati i nekoliko mjeseci. EPDM brtveni prstenovi bi ovdje već pretrpjeli početna oštećenja – bez da je sustav uopće pušten u pogon.

Upotreba bakrenih fitinga

Kao fitinge za bakrene cijevi stoga se preporučuje upotreba SANHA® prešanih fitinga od bakra (serija 12000/13000). Alternativno se nude prešani sustav SANHA®-NiroSan® serije 18000 (nehrđajući čelik) ili NiroTherm® Industry (serija 98000).

Oba prešana sustava zbog FKM brtvenog prstena imaju višu otpornost na temperaturu i prikladna su za vodeno-glikolne smjese u svim omjerima miješanja. Pri vršnim temperaturama, kao što je gore opisano, međutim, i FKM brtveni prsteni dosežu svoje granice. Stoga sustav cjevovoda ne treba spajati izravno na površinu kolektora, nego treba održati razmak od najmanje 3 metra.

Kod vakuumskih cijevnih kolektora preporučuje se spojeve između kolektora i solarnog kruga, kao i ostale spojeve u samom solarnom krugu, izvesti tvrdom lemljenjem, jer se na prijelaznim mjestima i na daljnjim spojevima između cijevi i oblikovnih dijelova pri ponovnom pokretanju postrojenja nakon zastoja mogu pojaviti temperature do 280 °C.

Vođenje cjevovoda

Polazni i povratni vod treba polagati s padom kako bi se, po potrebi, sustav mogao isprazniti. Kod solarnog kruga potrebno je posebnu pozornost posvetiti promjeni duljine cijevi. Naime, zbog očekivano velikih temperaturnih razlika cijevi od bakra ili nehrđajućeg čelika u usporedbi s uobičajenom instalacijom tople vode šire se višestruko. Ovu uzdužnu ekspanziju potrebno je kompenzirati odgovarajućim kompenzatorima te ugradnjom ekspanzijskih lukova odnosno savijenih krakova u cjevovodu. Solarne vodove dimenzionira se analogno vodovima grijanja.