Solar Water Heating / Solarno Zagrijavanje Vode

Integrirani termosifonski sustav TOPLA VODA IZ SUNCEVOG BOJLERA Kad je rijec o alternativnim izvorima energije, svi tvrde da su nuzni i korisni. Medjutim, osvrnete li se po Hrvatskoj, prakticne dokaze necete naci ni s povecalom. Na krovovima nema kolektora, nema fotonaponskih panela a jos su rjedje vjetrenjace. Izgovor da bogatima nije tesko stedjeti pada u vodu, jer kompaktan solarni komplet koji prepolovljuje izdatke za grijanje vode kosta manje od cetvrtine prosjecnog auta. No, za razliku od automobila koji se nikad stvarno ne isplati, jer dok ne dotraje potrosi mnogostruko vise na gorivo, solarni se uredjaji amortiziraju za tricetiri godine a potom ostvaruju cistu ustedu. Struja koju trosimo je sve skuplja, no ni prstom nismo makli da smanjimo ovisnost. A sunce kojega imamo u izobilju moze grijanjem nekoliko sutljivih kolektora na krovu bitno stanjiti racune. U cemu je onda problem? Nakon desetaka stranica koje smo samo u protekle dvije godine posvetili primjeni jeftinijih i ciscih izvora energije ovaj put vam predstavljamo praktican solarni komplet na koji se lako primjenjuje uputa - ugradi i zaboravi. Rijec je o integriranim sustavima kolektora i spremnika koji funkcioniraju termosifonski, bez pumpe i struje. Termosifonski sustav za pripremu potrosne tople vode iskoriscuje djelovanje gravitacije i finu ali dostatnu razliku gustoce (i relativne mase) izmedju hladne i tople tekucine. Pritom se zagrijana tekucina uzdize a ohladjena spusta. Uredjaj funkcionira sam po sebi, bez crpke i slozenih upravljackih sklopova pa ne zahtijeva nikakvo dodatno odrzavanje. No, preduvjet je da spremnik zagrijane vode postavite iznad kolektora. Ova dosjetka omogucuje potpuno autonoman i besuman rad sustava, bez ikakvog strujnog prikljucka. Ipak, svakodnevna priprema potrosne tople vode i nuzan komfor u svim vremenskim uvjetima zahtijeva nekoliko dodatnih elemenata koji ne umanjuju ucinkovitost i ekonomicnost osnovne zamisli. U svijetu mnoge tvrtke proizvode termosifonske solarne module no najdalje je stigla australska tvrtka Edwards koja svojim kolektorskim paketima vec pokriva i znatan dio svjetskog trzista. Pouzdanost njihovih modela provjerena je u australskim bespucima gdje vodu zagrijavaju i tamo gdje nema elektricne mreze niti isplativog ogrjeva - a servis je daleko na tisuce milja. Kompaktan se uredjaj lako postavlja na krov ili na tlo, a prikljucna instalacija ne zahtijeva previse mudrosti. Zatreba li vam vise tople vode, prvom kompletu mozete prikljuciti drugi, treci... Kompaktno i pouzdano Isporucuje se kao instalacijski kit - sa svim priborom za brzo postavljanje na kosi krov. Na ravnim krovovima ili u vrtu postavlja se na poseban metalni stalak koji mu osigurava nuzan nagib za bolju izlozenost suncu. Valja znati da se optimalni ucinak postize kad sunceve zrake okomito padaju na kolektorsku plocu - sto je u praksi tesko postici. Naime, sunce kroz dan putuje nebom od istocnog do zapadnog obzora pa kolektor treba postaviti u najmanje nepovoljan polozaj. Obicno se usmjeruje prema jugu ili u smjeru jug-jugozapad kako bi najvise topline prikupio popodne, prije vecernjeg tusiranja. Osim toga, zimi je sunce nisko a ljeti visoko nad juznim obzorom pa je konacni nagib kompromisni izbor. Spremnik i vanjski zastitni plast izradjeni su od nehrdjajuceg celika (AISI 316L tzv. brodski mariner-celik). Spremnik je toplinski izoliran ubrizganom poliuretanskom pjenom koja potpuno ispunjuje prostor ispod vanjskog zastitnog plasta cime su gubici topline svedeni na minimum. Spremnik je od korozije prirodno zasticen, tako da mu ne treba dodatna anodna zastita niti zastitna obloga. Za razdoblja oblacnog i hladnog vremena spremnik ima ugradjen i elektrogrijac. Na ulazu hladne potrosne vode u bojler postavljen je nepovratno-zaporni ventil i sigurnosni ventil bazdaren na 7 bara, dok je na izlazu tople vode iz spremnika sigurnosni ventil od 8,5 bara. U njemu je i termicka sonda koja ga aktivira pri temperaturi od 99°C - cime je sustav u slucaju velike insolacije i male ili neznatne potrosnje automatski osiguran od pregrijavanja i nezeljenog povecanja tlaka u spremniku.

1. Inoks-spremnik (1,6 mm) s velikom komorom za prijenos topline s medija (glikola) na potrosnu vodu. Ima siroku ekspanzijsku zonu pa lako podnosi visoke temperature trajno zatvorenog cirkulacijskog kruga. 2. Debeli sloj injektiranog poliuretana velike gustoce daje odlicnu toplinsku izolaciju. 3. Na kolektoru je kaljeno staklo prizmaticne strukture sa zastitom od tuce. 4. Bakreni kolektor s aluminijskim apsorberom i vrhunski obradjenom upojnom povrsinom (solakrom). 5. Stratifikator na ulazu hladne vode u spremnik sprecava mijesanje vodenih slojeva. 6. Spremnik ima pomocni elektricni grijac za eventualna ukljucenja pri oblacnom vremenu. 7. Sve brtve na kolektoru i bojleru imaju dugorocno jamstvo.

Solarni edwards-komplet je sofisticirani uredjaj koji funkcionira na principu indirektne razmjene topline. Nema elektricnih sklopova i radi uz minimalno odrzavanje. Glikol se u kolektoru zagrijava preuzimanjem upijene topline s osuncane ploce apsorbera premazane specijalnom crnom bojom. U instalaciji se zagrijani glikol uzdize prirodnom cirkulacijom prema spremniku i preko velike metalne povrsine predaje toplinu potrosnoj vodi. Ohladjeni glikol se spusta u kolektor gdje ga sunce ponovno zagrijava a termosifonsko kruzenje pocinje ispocetka.

Kako funkcionira? U zatvorenom cirkulacijskom krugu kroz kolektor i spremnik protjece neotrovni antifriz koji treba zamijeniti jednom u cetiri godine. On preuzima toplinu upijenu kolektorom i zagrijava se u cijevima koje krivudaju pod zastitnim staklom kolektora. Zagrijanom se mediju neznatno smanjuje gustoca (i relativna masa) pa se u cijevima podize prema bojleru. Pri prolazu kroz gornji dio bojlera toplina se prenosi na gornje slojeve potrosne vode koja protjece drugim, odvojenim krugom, od vodovoda do slavine. Pritom se glikol u hladnijoj okolini hladi, povecava mu se gustoca i on se ponovno spusta u kolektor. Stoga solarni bojler mora biti iznad kolektora, jer to je nuzan preduvjet za termosifonsko funkcioniranje sustava - bez dodatnih pumpi, struje i pomocnih sklopova. Zato nije nikakvo cudo sto Edwards za svoje solarne sustave daje jamstvo od sedam godina... Kolika je temperatura zagrijane vode? Uspinjanje i spustanje glikola u zatvorenom krugu traje sve dok se voda u krovnom bojleru ne zagrije na istu temperaturu koju ima glikol u cijevima kolektorskog apsorbera. Kako u tom trenutku nestaje razlika izmedju vruceg glikola i vruce vode u spremniku prekida se prijenos topline s medija na vodu a nestaje i temperaturna razlika izmedju glikola na ulazu i izlazu iz kolektora. Time je izbrisana i ona neznatna ali bitna razlika gustoce i mase izmedju zagrijanog i ohladjenog medija - i kruzenje se zaustavlja. Dakako, kolektor i dalje upija suncevu toplinu pa bi, teorijski, temperatura vode u solarnom bojleru mogla premasiti kriticnu granicu od 100°C. Stoga izlazni prikljucak vode na solarnom spremniku ima sigurnosni ventil koji se aktivira pri temperaturi od 99°C... No, pri svakodnevnoj upotrebi sustava i uz ucestalo trosenje zagrijane vode o-vakve su situacije izuzetno rijetke. Pri mjerenjima u Trogiru tijekom srpnja - na kolektoru usmjerenom 15 stupnjeva od juga prema zapadu - izmjerena je u bojleru maksimalna temperatura od +86°C dok se tijekom zime, za lijepa vremena nije spustala ispod +40°C. Kako je u spremniku osigurana temperaturna slojevitost vode, a na ulazu hladne vode u spremnik sprijeceno mijesanje slojeva, mozete iz spremnika uzeti i vise od dvije trecine vode a da se osjetno ne rashladi. Temperaturno raslojavanje vode u spremniku nudi i dodatne prakticne pogodnosti. Jer, kad se nakon oblacnog razdoblja pojavi sunce, ne grije se istodobno sva voda, vec u pocetku samo gornji sloj. Tako je upotrebljiva kolicina tople vode dostupna vec za satdva.

Shematski prikaz integriranog rada solarnog edwards-sustava i plinskog kombi-bojlera.

Primjer integriranog rada solarnog edwards-sustava i plinskog kombi-bojlera - varijanta sa solarnim bojlerom u potkrovlju.

Prednosti kombiniranja Dosad se najboljim pokazao tzv. integrirani sustav. Tu je glavni izvor potrosne tople vode termosifonski edwardskomplet dopunjen manjim bojlerom (ili kotlom) na struju ili plin. Rijec je o kombinaciji akumulacijskog i protocnog grijanja vode gdje se topla voda iz edwards-spremnika ne vodi izravno do slavine vec (umjesto hladne vode) ulazi najprije u tzv. radni bojler manjeg volumena a tek potom u kucnu instalaciju. U radnom se bojleru voda moze po potrebi dogrijavati lozivim uljem, plinom ili strujom. Ova kombinacija pruza najveci komfor i najvece ustede a sunceva se energija iskoriscuje tijekom cijele godine - s izuzetkom razdoblja visednevne potpune naoblake i magle pri niskim temperaturama. Ne smijemo zaboraviti da i povremeno kratkotrajno osuncanje pri promjenljivom, poluoblacnom ili hladnom vremenu ipak zagrijava medij u kolektoru pa je voda u dobro izoliranom krovnom bojleru uvijek toplija od one koja nam stize vodovodnim cijevima. Iskoristenjem te topline pri dogrijavanju na zeljenu temperaturu takodjer se postizu znatne ustede. Pritom se sustav automatski prilagodjuje vremenskim uvjetima pa nacin rada ovisi o temperaturi vode koja stize iz glavnog bojlera na krovu (ili u potkrovlju).

Po potrebi, kompleti se spajaju u niz.

Sve dok s krova stize besplatna topla voda, regulacijski termostat radnog bojlera ne ukljucuje dogrijavanje pa nema ni dodatnih troskova. Funkcioniranje cijelog sustava prilagodjuje se jednostavnim otvaranjem i zatvaranjem pojedinih ventila pa instalacija moze funkcionirati na tri nacina:

1. Zajednicki rad. Pri nepovoljnim vremenskim uvjetima kad se potrebna kolicina vode ne moze zagrijati do ocekivane temperature ili kad pojacana potrosnja sprecava akumulaciju dovoljno zagrijane vode, voda se grije (predgrijava) u solarnom bojleru a zeljena temperatura postize se dogrijavanjem strujom, plinom ili loz-uljem. Kako je ovdje rijec o dodatnom podizanju temperature u suncem predgrijanoj vodi, dodatni se izvori ukljucuju relativno kratkotrajno pa je njihov utjecaj na ukupne ustede bitno manji. Logicno je da se zimi duz jadranske obale i na otocima postize najveci ucinak jer topliji zrak i mnogo sunca pogoduje brzem zagrijavanju do vise temperature. Istodobno, u maglovitoj kontinentalnoj dolini ucinak je znatno manji. To ne znaci da i u tim podrucjima nisu moguce znatne ustede sto potvrdjuju bezbrojni solarni kolektori na krovovima kuca i pansiona u alpskim dolinama Austrije, Svicarske i sirom Njemacke - ali i na krovovima obiteljskih kuca usred Ljubljane... 2. Samo edwards. Voda se zagrijava samo u solarnom bojleru. Po suncanom vremenu - tijekom veceg dijela godine - bojler na krovu moze osigurati dovoljno tople vode za svakodnevnu umjerenu potrosnju. Zahvaljujuci dobroj toplinskoj izolaciji, normalno zagrijanu toplu vodu mozemo s krova dobivati i tijekom blage zime s mnogo suncanih dana. Dakako, ucinak edwards-kompleta ovisi o lokaciji pa su otoci i jadranska obala u bitnoj prednosti. 3. Samo radni bojler. Kad dugotrajna naoblaka, magla i niske temperature sprijece zagrijavanje medija u kolektoru, postojeca instalacija nicim ne umanjuje svakodnevni komfor. Dok glikol u krovnom kolektoru i bojleru sprecava smrzavanje, u kuci vam toplu vodu priskrbljuje radni bojler. No, svatko zna da takva razdoblja ne traju predugo a kratkotrajno angaziranje klasicnih energenata neusporedivo je povoljnije od njihovog trajnog trosenja. No, za duza zimska razdoblja u kontinentalnom podrucju ili pak za kratkotrajna jaca zahladjenja i oblacnost u priobalju, na cijevi kojom hladna voda ulazi u prvi edwards-bojler postavljen je osjetnik koji pri niskim temperaturama daje signal protusmrzavajucem termostatu da otvori elektromotorni ventil i pokrene cirkulacijsku pumpu. Tako se pokrece mali cirkulacijski krug u nizu spojenih kolektora i sprecava moguce zamrzavanje cjevovoda pri ekstremno niskim temperaturama... Kako god gledali, solarni bojler na krovu znaci sigurnu dobitnu kombinaciju gdje na visinu dobitka utjecu tek povremene klimatske oscilacije. Medjutim, usteda je uvijek dovoljna za isplativu amortizaciju ugradjenog uredjaja. Zajamcena isplativost

Kompaktni termosifonski sustavi EDWARDS

Opravdanost investiranja u uredjaje koji osiguravaju gotovo besplatno i neograniceno zagrijavanje potrosne tople vode zorno cemo prikazati na primjeru apartmanskog naselja Priscapac u Blatu na Korculi. Racunica je zaista jednostavna:

Solarni sustavi australske tvrtke Edwards vec godinama se ugradjuju sirom Europe. Zbog klimatskih specificnosti, od 1965. najzastupljeniji su upravo na talijanskom trzistu i uvelike su pomogli konkurentnosti njihove turisticke ponude. I nasa jadranska obala ima istu klimu, no mi ne cinimo gotovo nista da i u nas sunce zamijeni skupu struju.

• tijekom srpnja 1995. godine naselje je bilo popunjeno svega 30 posto a struja potrosena za grijanje vode kostala je 25.000 kuna. • pri stopostotnoj popunjenosti potrosilo bi se struje za najmanje 70.000 kuna. U ovu procjenu nije ukljucen i dodatak za tzv. angaziranu snagu u razdobljima vrsnih opterecenja pa bi racun sigurno bio i znatno veci.... • kako prosjecna sezona traje oko tri mjeseca, od lipnja do rujna, pri stopostotnoj popunjenost kapaciteta ukupni bi trosak za struju dosegnuo barem 210.000 kuna. • kad bi se postojeci elektricni bojleri koji gostima osiguravaju toplu vodu u svim apartmanima zamijenili solarnim kolektorskim sustavima, cijelo bi naselje trebalo opremiti s 33 edwards-kompleta (model

U Hrvatskoj tvrtku Edwards zastupa Manton Investments iz Murtera, dok projektiranje, ugradnju i servis vodi tvrtka Biroterm iz Trogira. Oni su na mnogim objektima duz obale postavili brojne edwardskomplete za pripremu potrosne tople vode i svi uspjesno funkcioniraju. Ustede ostvarene suncevom energijom investitorima su se mnogostruko isplatile a zanemarivi troskovi odrzavanja samo su povecali dobit.

Pokazalo se da decentralizirani sustavi s nekoliko manjih uredjaja koji se brzo postavljaju i modularno dogradjuju u nekim situacijama nude cak bolju iskoristivost od velikih centralnih s kolektorima vezanim na zajednicki spremnik. Osim toga, dugacke izolirane cijevi koje umrezuju rastrkane kucice naselja zahtijevaju obimne radove i posebnu paznju a cijeli

L305X). Ukupna investicija iznosila bi 726.000 kuna. • podijelimo li ulozeni novac (726.000 kn) s procijenjenim utroskom elektricne energije tijekom jedne ljetne sezone (oko 10.000 kn), rezultat pokazuje da bi se investicija mogla isplatiti vec nakon tri sezone. • kako u vecini turistickih naselja gosti borave i u predsezoni i u posezoni, solarni bi se sustavi isplatili i u kracem roku od tri godine. Zamislimo li da turisticki radnici Priscapca privuku goste i za prijelazna razdoblja svibnja i rujna, vrijeme amortizacije bilo bi jos krace. Znamo li da edwards-sustavi imaju sedmogodisnje tvornicko jamstvo, amortizirani uredjaji radili bi jos barem cetiri ili pet godina uz zajamceni servis. • ocito je, svaki apartman s edwardsom na krovu tijekom nekoliko slijedecih sezona samo bi dodatno uvecavao dobit!

sustav stalno radi punim kapacitetom, bez obzira na broj gostiju. To najvise dolazi do izrazaja u apartmanskim naseljima gdje pojedinacni kompleti omogucuju postupno ulaganje, prema raspolozivom novcu. Kod vecine postavljenih edwards-sustava prosjecno se ustedi i do 70 posto energije potrebne za pripremu tople vode. Na turistickim objektima tijekom ljetne sezone ove ustede dosezu i 90 posto. Edwards-sustavi u primjeni: • Hotel Bavaria - Seget Donji • Hotel Galeb - Drage kod Zadra • Autokamp Miran - Pirovac • Stambena zgrada s 24 stana - Okrug Gornji, Trogir • Vojarna Zecevo, Zecevo • Apartmansko naselje Mala glavica, Lumbarda • Bungalovi hotela Posejdon, Vela Luka • Apartmani Mandic, Primosten • Apartmansko naselje Priscapac, Blato na Korculi • Apartmani Kosa, Primosten • Apartmani Gulevski, Tribunj • Apartmani Segetski dvori, Seget Donji • Apartmani Kozina, Gradac • Apartmani Radic, Gradac • Apartmani Tudja, Povljana, Pag • Vikendice i privatne kuce sirom Dalmacije

Dva kompleta za cijelu vojarnu Solarna instalacija na velikom sanitarnom objektu vojarne Zecevo je zanimljiv primjer djelotvorne preorijentacije na suncevu energiju. Na krovu su dva kompaktna edwards-sustava L305X, serijski povezana s radnim kombi-bojlerom od 120 litara. U potkrovlju je kompletan bakreni cjevovod s toplinskom izolacijom. Za slucaj duzeg razdoblja slabe osuncanosti ili oblacnog vremena instaliran je strujni kotao EL-CmPlus snage 18 kW koji osigurava brzo zagrijavanje vode u radnom kombi-bojleru (steb 120). Osnovni izvor energije je Sunce, a elektricni su grijaci tek pomocni izvor. Pritom ni ovo dogrijavanje ne pocinje s temperaturom vode iz vodovoda vec s temperaturne razine vode predgrijane kolektorom koji i po tmurnom vremenu upija toplinsko zracenje. • Elektricni kotao radi s vlastitim termostatom i termostatom u steb-bojleru. Radni je termostat podesen na 70°C pa iskljucuje strujne grijace cim voda dosegne ovu temperaturu. Pritom crpka elektrokotla i dalje radi. • U radnom se bojleru temperatura podesava regulacijskim termostatom koji je podesen na 60°C. Kad se voda zagrije do ove temperature on iskljucuje i crpku i elektrogrijace elektrokotla. • Sve dok iz krovnih edwards-bojlera stize dovoljno zagrijana voda (a ljeti je to i do 85°C) regulacijski termostat radnog bojlera ne ukljucuje elektrokotao.