SOLARNI KOLEKTORI SOLARNI SISTEMI ZA TOPLU VODU Tuzla, Oktobar 2011. SOLARNI KOLEKTORI SOLARNI SISTEMI ZA TOPLU VODU Tuzla, Oktobar 2011. Izdavač: Centar za ekologiju i energiju M. i Ž. Crnogorčevića 8 75000 Tuzla, Bosna i Hercegovina tel/fax: +387 35 249 311 ceetz@bih.net.ba www.ekologija.ba Autor: Sejfudin Agić, dipl.ing.elektrotehnike Koautori: Mr.sc. Džemila Agić Vanja Rizvić, dipl ing.tehn. Denis Žiško, koordinator projekta Tehnička priprema i design: Goran Marković, dipl.ecc Štampa: Tiraž: OFF-SET Tuzla 1000 primjeraka Sponzori projekta: Die Interdepartementale Plattform zur Förderung der erneuerbaren Energien in der internationalen Zusammenarbeit (REPIC) Das Detailhandelsunternehmen Migros Die Planungsfirma Metron AG SADRŽAJ Fosilna ili obnovljiva energija? Potencijali obnovljivih energetskih resursa Solarna ili energija Sunca Solarna arhitektura Fotoćelija i fotonapon "Uključimo" se na Sunce! Energija iz solarnog kolektora Solarni potencijal u BiH Sastavljanje solarnog kolektora Kućište panela Sistemi apsorbirajućih cijevi i ploča Apsorbirajuća krila Izolacija panela i umetanje cjevovoda Postavljanje solarnog kolektora Aktivni sistemi zatvorene petlje Postavljanje panela Instaliranje sistema za toplu vodu Izolacija i završni radovi Jedna finansijski pristupačnija varijanta Termosifonski efekat Proširenje solarnih sistema Umjesto zaključka 1. 1. 1. 2. 3. 4. 5. 5. 5. 6. 6. 7. 10. 14. 14. 15. 17. 18. 19. 20. 22. 23. FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA? Fosilna obnovljiva energija? Današnje čovječanstvo uglavnom energiju proizvodi sagorijevanjem uglja, gradnjom velikih brana ili iz nuklearnih centrala i na taj način troši neobnovljive resurse, zagađuje okoliš i živi u stalnom strahu od mogućih novih nuklearnih katastrofa. je oko 1600 kWh/m2, a na sjeveru 1240 kWh/m2, tako da je prosjek za područje Tuzlanskog kantona oko 1300 kWh/m2. Prema statističkim podacima, u BiH je godišnje oko 270 sunčanih dana. Ovi podaci su pokazatelj da je postavljanje i korištenje solarnih kolektora u sistemima za toplu vodu moguće i isplativo. Globalno posmatrano, možemo reći da je u "svojoj energetskoj istoriji" svijet došao do kraja jedne epohe kada neobnovljivi izvori energije ne mogu biti osnova za planiranje budućeg razvoja i kada se postavlja pitanje – šta dalje? Odgovor možemo potražiti u obnovljivim izvorima energije. Karakteristika obnovljivih izvora energije je da se tokom korištenja njihove zalihe ne smanjuju kao kod fosilnih goriva, ima ih u ogromnim količinama i, što je veoma važno, ne zagađuju okoliš. Potencijali obnovljivih energetskih resursa Mogućnosti dobivanja eneregije iz obnovljivih energetskih izvora još nisu do kraja ispitane, ali pogledajmo koliki je taj potencijal. Na pitanje koliko to energije možemo dobiti, kratak odgovor glasi: i više nego što nam je potrebno. Ali, da bismo pojasnili prisjetimo se koliko energije trošimo i koliko nam različitih energetskih izvora stoji na raspolaganju. U svim rijekama svijeta ima upravo toliko energetskog potencijala kolike su naše trenutne potrebe. Energetski potencijal okeanskih talasa, nastalih uticajem plime i oseke, je dovoljan da proizvede duplo više energije nego što nam je potrebno. Geotermalni potencijal je pet puta veći, dok je svjetski potencijal biomase oko dvadeset puta veći od naših potreba. Dvjesto puta veći je potencijal vjetra, a potencijal Sunčeve energije na našoj planeti je 2850 puta veći od trenutnih godišnjih energetskih potreba. Zajednički izvor svih obnovljivih izvora je Sunce čiji kapacitet možemo smatrati neograničenim. Sunčeva energija je resurs koji je, zavisno od klimatskog područja, u većoj ili manjoj mjeri dostupan svim ljudima. Ako se u obzir uzme područje Bosne i Hercegovine, solarno zračenje u južnim dijelovima Slika 1. Solarni potencijal Bosne i Hercegovine Namjera ovog priručnika je da pokaže alternative i mogućnosti, te promovira jednostavne sisteme za zagrijavanje tople vode korištenjem Sunčeve energije. Priručnik je pripremljen na osnovu znanja, iskustva i maerijala koji su nastali kao rezultat implementacije konkretnih projekata Centra za ekologiju i energiju iz Tuzle. U njemu je pokazano da je moguće uz pomoć osnovnih znanja i vještina koje imaju osobe koje se bave vodo, elektro i instalacijom centralnog grijanja napraviti solarne sisteme za zagrijavanje vode čijim korištenjem će se umanjiti računi za električnu energiju, koja je trošena za zagrijavanje vode i uticati na očuvanje okoliša. Solarna ili energija Sunca Bez imalo sumnje, među obnovljivim energetskim izvorima solarna energija je najinteresantnija, a dobila je ime po latinskoj riječi koja označava Sunce – "Sol". Sunce je obožavano od davnina (slika 2) i zbog činjenica da je jedno od primarnih pokretačkih sila života uopće, nije ni čudo da nam može pomoći u spašavanju od posljedica koje su nastale korištenjem fosilnih energetskih resursa. Što se tiče izvora energije, solarna energija ima najviše prednosti. Prvo, nema nijedne zemlje na svijetu koja nema Sunčeve svjetlosti i drugo, skoro svaki oblik savremene energije potiče od Sunčeve. 1 FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA? Slika 2. Obožavanje i kultovi Sunca su pratilje ljudske civilizacije Sunčeva svjetlost izaziva temperaturne promjene koje pokreću vjetrove i okeanske struje, opstanak biljnog i životinjskog svijeta i neophodna je za održavanje vodenog ciklusa rijeka i mora. Bez Sunca, naša planeta ne samo da ne bi mogla održavati živi svijet, već ne bi ni bila dovoljno topla da održava geotermalne izvore pod zemljom. Važnost Sunca u našoj svakodnevnici je, također, vrlo značajna. Zbog Sunca nam nisu potrebne baterijske lampe po cijeli dan, niti moramo da grijemo svoje domove tokom određenih godišnjih doba, možemo sušiti veš napolju, očuvati hranu bez potrebe za hemikalijama, možemo ići na godišnji odmor na toplija odredišta kako bismo uživali u Suncu i njegovoj toplini. Čak i fosilna goriva koje ekolozi nekada zovu još i "starom biomasom" akumulirala su energiju Sunca. Na slici 3 je prikazan energetski bilans Sunčevog zračenja na Zemlji. Slika 3. Energetski bilans Sunčevog zračenja Solarna arhitektura Arhitekte i građevinci koriste pasivni solarni princip kako bi proizveli besplatno osvjetljenje i grijanja uz pomoć Sunčeve svjetlosti. Upravljanje Sunčevom energijom moguće je izborom boja objekata. Bijele fasada kuća reflektira svjetlost, što znači da se može održavati hladnija temperatura u kućama. Obrnuti učinak može se postići farbanjem zidova kuća u crno. Postavljanjem prozora na južnu stranu kuće, za nas koji živimo na sjevernoj hemisferi, omogućava se značajan dotok besplatne toplote i svjetlosti čak i zimi. Slika 4. Solarna arhitektura Slično tome bi se mogao ugraditi i prozor na krovu, kako bi posvijetlio inače prirodno mračnu sobu. 2 FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA? Fotoćelija i fotonapon S druge strane postoje aktivne metode za korištenje solarne energije, gdje se vrši konverzija Sunčeve svjetlosti u istosmjerni napon u tzv. fotonaponskim ćelijama. Fotoćelije ili fotovoltaici (photovoltaics) su nastale iz grčkih riječi za svjetlo "photo" i jedinice za električni napon "volt". Prve silicijske fotoćelije (PV-ćelije) iz 1950.-ih godina bile su oko 4% efikasne. Neke današnje imaju stepen efikasnosti skoro 30%. To znači da se preko četvrtine ukupne svjetlosti koja pogodi fotoćeliju pretvara u električnu energiju. se fotonapon, odnosno istosmjeni napon vrijednosti od 0,4 do 0,5 V. Proizvedena energija se prenosi i skladišti u bateriji (akumulatoru) odakle se može koristiti direktno kao istosmjerna struja, ili se invertovanjam može pretvoriti u izmjeničnu struju. Najpoznatije upotrebe PV-a su u programima za izučavanje svemira – interplanetarnim stanicama, satelitima (slika 6), planetarnim istraživanjima pomoću robota... Pretvaranje "samo" četvrtine možda i ne izgleda mnogo, ali ako znamo da oko 7x1017 kWh solarne energije dospije na Zemljinu površinu, onda bi se pretvorbom tolike količine energije mogle i više nego zadovoljiti sve naše energetske potrebe. PV-ćelija funkcionira na bazi dva ultra tanka sloja silicija koja su smještena između dva sloja elektroda (slika 5). Slika 6. Interplanetarna svemirska stanica Postoje mnogi "prizemljeniji" načini upotrebe fotonaponskih tehnologija. Jedan od najkorisnijih načina je osiguravanje energije na nepristupačnim i udaljenim lokacijama. To bi značilo da je nepotrebno ugraditi dodatne kablove za prenos samo da bi se dovela električna energija meteorološkoj stanici na vrhu planine, ili da bi brod koji se nalazi na sredini okeana obavio poziv putem radija. Slika 5. Princip rada fotonaponske ćelije Sunčana ćelija izvodi se kao PN-dioda. Djelovanjem Sunčevog zračenja generiraju se parovi nosilaca naboja. Zbog električnog polja u osiromašenom području, generirani parovi naboja se razdvajaju, slobodni elektroni kreću se u smjeru N-poluprovodnika, a šupljine u smjeru Ppoluprovodnika. Na priključcima PN-diode stvara Zahvaljujući fotonaponu, naučnici na sjevernom i južnom polu su u mogućnosti da izvrše svoja ispitivanja sa više nego dovoljnom količinom električne energije U urbanoj sredini bezbrojni su načini primjene ove tehnologije. Zamislimo samo da sva vozila više nisu ovisna o gorivu i da se oslanjaju isključivo na solarnu energiju. Najveći problem za modernu PV-industriju jeste cijena. Jednostavno rečeno, fotonaponske ploče su skupe jer silicijum od kojeg se prave mora biti 3 FOSILNA ILI OBNOVLJIVA ENERGIJA? izuzetno čist. Količina potrebna za jednu PV-ploču od 50W bila bi dovoljna za oko 2000 računara. fotonaponskih sistema opadnu da bismo otpočeli sa najjeftinijim načinom korištenja energije Sunca – pasivnim sunčanim kolektorima za zagrijavanje tople vode. Podsjetimo se da preko polovine energetskih potreba domaćinstava troši na grijanje, a onda zamislimo mogućnost uštede kućnog budžeta kada bi sva, ili dio energije koja otpada na grijanje, dolazila besplatno od Sunca. Do 90% potreba domaćinstava za toplom vodom bi se moglo zadovoljiti iz kolektora. Slika 7. Fotoćelije na krovu Solarna industrija ulaže velike napore da svoje proizvode učini pristupačnima. Obzirom na to da su cijene obrade silicija visoke, naučnici i inženjeri rade na smanjivanju potrebnih količina silicija a da time ne štete PV-kvalitetu. Danas se eksperimentiše sa hologramima koji preusmjeravaju Sunčevu svjetlost, da bi se dobili modeli za 75% povoljniji od tradicionalne PVploče. "Uključimo" se na Sunce! Energija Sunca se koristi pri proizvodnji električne energije u solarnim elektranama. Najčešće implementirani modeli solarnih elektrana koriste ogledala za skupljanje svjetlosti (slika 8). Najjednostavniji sistemi podrazumijevaju da nabavimo stari bojler, bure ili neki slični rezervoar, da ga obojimo crnom bojom, priključimo na vodovodne cijevi i postavimo na Suncem osvijetljen prostor. Međutim, tu dolazi do velikih gubitaka toplote noću i obično se dobivena topla voda ohladi do jutra. Još bolji efekat se postiže postavljanjem bojlera u veliku kutiju koja bi se pokrila nekim providnim prekrivačem. Za još veći učinak, bi se mogao koristiti sistem malih cijevi umjesto jednog velikog bojlera, te povećati površinski dio kojeg Sunčeva svjetlost direktno pogađa. Uz dodatak pumpe, elektronike, ventila i malo većeg rezervoara za vodu koji bi bio izoliran, sistem sa pasivnim, tzv. pločastim kolektorima bio bi primjenjiv za sve moguće vanjske uslove. Slika 8. Solarna elektrana sa rotirajućim ogledalima Velika polja rotirajućih ogledala usmjeravaju Sunčevu svjetlost na vrh centralnog tornja gdje zagrijana tečnost, koje se unutra nalazi, dostiže temperature do 1500°C. Ne moramo čekati da neka firma odluči da sagradi solarnu elektranu u našoj zemlji, ili da cijene Slika 9. Montirani pločasti solarni kolektori Efikasniji sistemi od gore pomenutih, su tzv. vakuumski kolektori, sa efikasnošću do 75%. 4 ENERGIJA IZ SOLARNOG KOLEKTORA Energija iz solarnog kolektora Sistemi koje promoviramo su jednostavni. Ne radi se ni o kakvoj komplikovanoj nauci. Sve čime se treba služiti jesu zdrav razum, poznavanje osnova vodo, elektro i instalacija centralnog grijanja i nešto malo alata kojeg posjeduje skoro svako domaćinstvo. Solarni potencijal u BiH Kako bismo imali predstavu o tome koliko tačno potencijala imamo, saznajmo koliko je približno solarno zračenje u našoj okolini. Južni dijelovi Bosne i Hercegovine imaju solarno zračenje oko 1600 kWh/m2, a na sjeveru 1240 kWh/m2, što je otprilike prosjek za ovaj region od 1300 kWh/m2 (slika 10). Broj sunčanih dana u godini za Bosnu i Hercegovinu je oko 270. Sunčevo zračenje bilo da je direktno ili indirektno čak i u maglovitim danima dopire do površine kolektora i izvor je solarne energije. Slika 10. Prosjek godišnje solarne radijacije na evropskom nivou (kW/m2) Sastavljanje solarnog kolektora dozvoljava temperaturne vrijednosti od oko 5065ºC. Ključni dio sistema solarnog kolektora jeste pločasti panel. To je dio kroz koji Sunčeva svjetlost ulazi u sistem i pretvara se u toplotu. Radi na principu minijaturnog staklenika smještenog na krovu kuće. Na panel je postavljen transparentni prekrivač koji sprečava izlazak Sunčeve svjetlosti, dok apsorbirajuća ploča i izolacija služe kao primaoci solarne energije. Određena količina energije može se izgubiti u vidu toplote koja izlazi bočno ili sa donjih strana panela, ali izolacijom i upotrebom materijala sa izolacionim osobinama (kao što je drvo), takvi gubici se mogu umanjiti. Rezultat je maksimalna količina energije dobivena i apsorbirana u sistemu, a koja nakon toga prelazi u tečnost unutar cjevovoda koji toplotu prenose do izmjenjivača za zagrijavanje vode. Slika 11. Princip funkcioniranja solarnog panela Tokom sunčanog, ljetnog dana, tečnost koja se zagrijava u cijevima obično doseže temperature od 60-80ºC ili više, dok jedan takav dan zimi Ovi podaci ukazuju na to da, za razliku od mišljenja mnogih, solarni kolektori rade jednako dobro i tokom zime. 5 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Kućište panela Način kako ćemo napraviti kućište panela zavisi, prije svega, od toga koliko novca želimo investirati u kompletan sistem za dobivanje tople vode. Ako koristimo drvo kao gradivni materijal za kućište panela minimiziramo gubitke toplote. Ali, mi smo se odlučili za kučište od aluminija koje je otporno na vremenske uticaje i mnogostruko produžava radni vijek sistema. Ne treba nanositi silikon na dio koji će sačinjavati donji kraj panela, kada je postavljen koso na krovu Na ovaj način sva vlaga i/ili kondenzacija stvorena unutar panela može da ispari (iskapa) na tu stranu. Kako smo rekli, od finansijskih mogućnosti zavisi kvalitet i dužina radnog vijeka sistema za toplu vodu. Za one koji su u mogućnosti dobro je da izradu kućišta panela koriste aluminij jer ima dug radni vijek, a i lagan je. Radi poređenja, govorićemo o obje varijante, zavisno o njihovim prednostima. Izmjerimo (dva puta!) i isječemo daske na željene dimenzije, obradimo daske šmirgl papirom i nanesemo dva sloja laka otpornog na vremenske prilike. Daske, poredamo tako da se uklope i nanesemo lijepak na sva mjesta gdje se daske spajaju. Na pozadinu panela treba pričvrstiti aluminijsku ploču u ravnomjernim razmacima i obavezno je pričvrstiti i za srednji poprečni dio. Slika 13. Aluminijska kućišta panela Na kraju nanesemo silikon sa unutrašnje i spoljašnje strane sastava aluminijske ploča i daske. Slika 14. Aluminijska kućišta panela na radnom stolu Sistemi apsorbirajućih cijevi i ploča Prvi dio apsorbirajuće ploče jeste mreža cijevi kroz koju će teći voda, odnosno zagrijana tečnost. Treba izrezati sve cijevi na odgovarajuću dužinu kako bi se uklopile u kućište panela koje smo već izgradili. Plastični nosači i svaki fiting utiče na dužinu cijevnog sistema. Slika 12. Drveno kućište panela i materijal potreban za njegovu izgradnju Nakon mjerenja i sječenja cijevi, očistimo krajeve svake cijevi komadićima žičane vune, kao i unutrašnjost i vanjsku površinu svih fitinga, zavisno od toga na kojem će se mjestu spajati. 6 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Kada smo sigurni da će cijevni sistem odgovarati kućištu panela, možemo početi sa spajanjem cijevi i fitinga. Slika 16. Kalaj za lemljenje se dodaje samo sa gornje strane i sam razliva Apsorbirajuća krila Slika 15. Smjer protoka vode kroz mrežu cijevi Nanesemo pastu za lemljenje na cijevi i fitinge na svim kontaktnim mjestima. Previše je i u ovom slučaju bolje nego premalo! Ovaj prvi korak u procesu lemljenja je apsolutno neophodan, jer pasta dozvoljava otopljenom lemu (kalaju) da utiče u fitinge gdje je potrebno da se stvori čvrsta veza poput žiga. Sada zagrijavamo cijev i fitinge koristeći se plamenikom, a plamen lagano pomjerajući sa jedne na drugu stranu, kako bi se izbjeglo paljenje metala. Temperatura je dovoljno visoka za nanošenje lema kada se lem u dodiru sa cijevi odmah počne topiti, te izazvati ulivanje lema u cijevi i fiting. Preporuka za profesionalnije sisteme je da se svi spojevi, a pogotovo spojevi cjevovoda u kolektoru, zbog mogućnosti ekstremno visokih temperatura i pritiska spajaju varenjem, tzv. tvrdo lemjenje. Ponovimo ovu radnju na svakom spojištu sa bilo kojom vrstom fitinga. Vjerovatno će biti male stvrdnutih kapi lema na donjem dijelu spojišta. Možemo ih otkloniti turpijom za metal, ali to nije neophodno. Nakon što su sva spojišta dobro zalemljena, provjerimo da li su vam cijevi negdje šuplje. Za to je potrebno jedan otvor cijevi začepiti, te cijev ispuniti vodom. Provjeriti svaki fiting da li curi. Većina šupljih mjesta su posljedica lošeg lemljenja sa premalo paste ili lema nanesenog prvi put. Slijedeći koraci su u vezi sa izgradnjom apsorbirajućih krila potrebnih za izradu apsorbirajuće ploče. Ova krila se prave na taj način što se bakarne ploče djelimično saviju oko cijevi, što omogućava odgovarajući kontakt i dozvoljava dovoljan dotok toplote tečnosti unutar cijevi. Postavimo sistem cijevi unutar kućišta panela kako bismo izmjerili širine i dužine potrebne za bakarna krila. Treba se uzeti u obzir i obim cijevi u određivanju prave širine ploče koja će da čini buduće krilo. To se može jednostavno izračunati određivanjem polovine obima cijevi (O) i oduzimanjem presjeka cijevi (p). Dobivenu vrijednost dodajemo širini krila koju smo ranije izračunali (š) da bismo dobili pravu širinu krila potrebnu za bakarne ploče. U slučaju cijevi promjera 15 mm, znači da je prava širina krila zapravo za 8,55 mm veća od navodne širine. Slika 17. Računanje širine bakarnih krila Označimo i izrežemo bakarnu ploču prema dimenzijama koje smo izračunali. Postavimo izrezane ploče na donji dio kalupa za lim. Postavimo ploče u sredinu i označimo liniju po sredini ploče ako je to neophodno. Pažljivo postavimo gornji dio alata za 7 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA kalupljenje lima uz središnju liniju i gumenim čekićem dva dijela ovog alata spojimo. dijelovima cijevi koji su izloženi, tj. gdje Sunčeva svjetlost direktno pada na cijevi. Ako vam se čini da je prikazani način izrade cjevovoda i aprorbirajućih krila komplikovan, nemojte odustati. Iz iskustva vam možemo reći da je veoma zabavan, a nije ni skup. Slika 18. Pravljenje utora na limenim kricima Za one koji imaju veće izvedbene zahtjeve preporučujemo da apsorpciona krila kupe. Tržište u Bosni i Hercegovini već nudi apsorbirajuća krilaca na koja su laserski spojeni cjevovodi standardnih dimenzija. Krilca su premazana lakom koji povećava njegove apsorpcione sposobnosti (slika 21 i slika 22). Slika 19. Izgled krila sa udubljenjem Slika 21. Apsorbirajuće krilce sa zaštitom Slika 20. Zalemljena krila i cijevi spremni za farbanje Sada možemo početi sa sklapanjem apsorbirajućih krila i cijevnog sistema. Kao i ranije sa lemljenjem, obavezno nanesemo dovoljno paste za lemljenje na donji dio cijevi i na udubljenje krila. Ne moramo lemovati cijelu dužinu krila, nego samo na nekoliko mjesta da bismo zaštitili cijev i krilo i spojili ih zajedno. Sada smo spremni za lemljenje krila sa sistemom cijevi. Posljednji korak u izradi apsorbirajuće ploče jeste njeno bojenje crnom mat bojom, na onim Slika 22. Apsorbirajuće krilce – gornja strana U ovom slučaju sklapanje sistema cjevovoda u kojem će se vršiti neposredna konverzija toplotne energije znatno je olakšana i realizirali smo je na način kako je opisano u daljem tekstu. Izradili smo pomoćni alat (pravougaoni metalni okvir na slici 23) za bušenje cijevi na unaprijed proračunatom razmaku potrebnom za montažu apsorbirajućih krila. 8 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Cijevi nosači se postavljaju u posebno konstruirane držače na radnom stolu radi daljeg varenja i montaže. se od radne površine i držača koji učvrste konstrukciju tokom varenja, što omogućava održavanje pravougaonog oblika i razmaka među krilcima i spriječava uvijanje konstrukcije. Slika 23. Pomoćni alat za bušenje nosača konstrukcije krilaca Radi kvalitetnijeg i pouzdanijeg varenja (tvrdi lem) prečnik rupa nosača treba da je neznatno veći od prečnika cijevi apsorbirajućih krilaca koja ulaze u njih. Slika 26. Detalj konstrukcija sa držačem i utaknutim krilcima Slika 24. Rupe u nosaču konstrukcije krilaca Slika 27. Varenje krilaca na konstrukciju Slika 25. Sklapanje konstrukcije sa apsorbirajućim krilima Krilca se očiste i utaknu u nosač konstrukcije na radnom stolu koji je prilagođen za ovu operaciju. Prilagođeni, posebno konstruirani radni sto, sastoji Slika 28. Detalj tvrdog vara na krilcima 9 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Pri varenju koriste se bakarne šipke, tzv. tvrdi lem koji obezbjeđuje rad pločastog panela i na temperaturama preko 200°C. Najbolje je taj dio posla prepustiti profesionalcima. Dostignutu pritisak mjerimo manometrom (slika 31 i slika 32). Slika 31. Ispitivanje nepropusnosti konstrukcije cjevovoda Slika 29. Završena konstrukcija cjevovoda Slika 32. Mjerenje pritiska u konstrukciji cjevovoda Slika 30. Sistem cjevovoda i kućište panela Da bismo bili sigurni da konstrukcija cjevovoda može izdržati visoke temperatute i pritiske koji će se neizostavno pojaviti u budućem radu, treba provjeriti kvalitet lemljenja. U tu svrhu se jedan kraj konstrukcije cjevovoda zatvori nepropusnim čepom a na drugi se upumpava komprimovani zrak iz kompresora do pritiska 7-8 bara. Slika 31. Ispitivanje nepropusnosti konstrukcije cjevovoda Nakon provjere kvaliteta lemljenja potrebno je kompletnu konstrukciju sa cijevima postaviti unutar kućišta pločastog panela. Pri tome ne treba skidati zaštitnu foliju sa apsorbirajućih krilaca, jer nečistoće na njima trajno ostaju. Ali, prvo treba pripremiti kućište panela stavljanjem izolacije. Izolacija panela i umetanje cjevovoda Slika 33. Izolacija od kamene vune 10 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Izolacija se ugrađuje kako bi se minimizirao gubitak toplote. Da bi izolacija bila otporna na direktni dodir sa vrelom konstrukcijom cjevovoda i apsorbirajućih ploča treba izabrati presovanu kamenu vunu, debljine 5 cm. Prije postavljanja izolacije na kućištu panela potrebno je izbušiti rupe za izvode cjevovoda na obje duže strane kućišta (slika 34 i slika 35). Bočni otvori buše se zato da bi se olakšala montaža sistema cjevovoda i treba dobro izračunati položaj mjesta za rupe. Oprez! Napravljenu grešku je teško ispraviti, u kolektor će ulaziti zrak, a cjevovod neće stabilno stajati. Slika 36. Režite izolaciju na ravnoj i čistoj površini Potrebno je isjeći odgovarajuće komade izolacije za izoliranje bočnih strana kućišta panela i ugurati ih tako da ispune prostor do metalnih stjenki. Pažnja! Osjetljivije osobe obavezno trebaju koristiti zaštitne rukavice. Slika 34. Bušenje panela za izvode cjevovoda Slika 37. Izoliranje kućišta i stranica panela Slika 35. Otvor za izvode cjevovoda Sada izmjerimo i izrežemo ploče od kamene vune koja treba da se uklopi u kućište panela. Slika 38. Detalj ispravno postavljene izolacije Voditi računa da se ploče režu za 5-10 mm duže od izmjerene vrijednosti, jer je poželjno da izolacija ispuni cijeli ram i da nema razmaka ili šupljina između susjednih komada izolacije ili rama. Sada je potrebno postaviti provjereni cjevovod sa apsorbirajućim pločama. Ako smo dobro izbušili izvode na kućištu panela, ovo operacija ne bi trebala predstavljati problem. 11 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Nakon ubacivanja konstrukcije u unutrašnjost kućišta, potrebno je još dodati bočnu stranu na kućište, izolirati njenu unutrašnjost i pričvrstiti je. Ali, prije konačnog lemljenja neophodno je napraviti ležište za termoelement. Slika 39. Ubacivanje unutrašnjih instalacija u kolektor Voditi računa da ulazno/izlazne cijevi budu provučene kroz gumene dihtunge (slika 40). Pomoći će vam ako cijev pokvasite vodom pomješanom sa deterdžentom. Cijev se onda lakše provlači kroz otvor na kućištu i kroz dihtung. Slika 42. Kućište termoelementa pravi se od komada krilca Termoelementi (ima ih tri) mjere temperaturu medija u cjevovodima, na izlazu iz kolektora i u bojleru. U našem slučaju smo ležište termoelementa vezali na strani izlaza toplog medija na apsorbirajuće krilce. Osim ove postoje i druge praktične varijante mjerenja temperature medija. Slika 40. Ispravno postavljena cijev kroz gumeni dihtung Sada se još zaleme mesingani holenderi koji služe za vezivanje kolektora. Preporučljiva je ovakva fleksibilna vez, iako se pri postavljanju može napraviti i čvrsta veza. U tom slučaju se izlazne cijevi sastave pogodnim prelazima i zaleme. Slika 43. Kućište termoelementa učvršćeno na krilcu Slika 41. Holender za elastičnu vezu kolektora Slika 44. Kućište termoelementa izvodi se van kućišta panela 12 SASTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Kao što smo rekli, postavili smo bočnu stranu i, pošto se radi o aluminiju, ponovo smo potražili pomoć profesionalca koji zna variti ovaj metal. Ne zaboravite! Prije postavljanja kaljenog stakla treba skinuti zaštitnu foliju sa apsorbirajućih krila i pazite da ih više ne dodirujeta ili isprljate. Slika 45. Varenje bočne strane aluminijskog rama Slika 48. Staklo se pažljivo postavlja na kućište Sad je naš kolektor kompletiran i nedostaje još samo prozirni pokrivač sa gornje strane. Kao pokrivač koristili smo kaljeno staklo za solarne kolektore, proizvođača iz Lipika – Hrvatska. Staklo propušta svjetlosno i toplotno Sunčevo zračenje u unutrašnjost kolektora i tu ga zadržava. Tako u kolektoru dobivamo efekat staklenika. Staklo se postavlja na jednakom rastojanju od ivica kućišta panela, a preostali prostor se ispuni silikon. Silikoniranje se izvodi sa specijalnim silikonom otpornim na visoke temperature. Slika 49. Silikoniranje stakla prije zatvaranja I kolektor je već dobio svoj prepoznatljivi izgled. Slika 46. Kaljeno prizmatsko – solarno staklo Slika 47. Postavljanje dihtunga na kaljeno staklo Slika 50. Postavljanje završnog poklopca kolektora 13 POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Nedostaje samo montaža završnog poklopca koji učvršćuje staklo i štiti unutrašnjost od prodora vlage. Nakon bušenja rupa na rastojanju od 10-tak cm po obodu kućišta postave se zakovice. Slika 54. Transport kolektora Slika 51. Detalj poklopca kolektora sa zakovicama Postavljanje solarnog kolektora Solarni panel je najvažniji dio kompletnog solarnog sistema za zagrijavanje vode, ali bez ostatka sistema, u suštini, imamo samo moderno izrađenu kutiju na krovu. Ono što slijedi jesu osnovni podaci o mogućnostima i upute o instaliranju kompletnih sistema. Slika 52. Jedan pasivni solarni kolektor Opis koji slijedi predstavlja instaliranje solarnog sistema kako smo ga mi realizirali, uz napomenu da je svaka od instalacija (bilo ih je deset) bila drugačija. Dakle, na slijedeće upute gledajmo kao na vodič za izradu funkcionalnog vlastitog solarnog kolektora. Aktivni sistemi zatvorene petlje Sistem koji je instaliran nije najjednostavniji, ali je jedan od najefikasnijih. Osnovne komponente sistema su prikazane pojednostavljeno na slici 55. Napravili smo tzv. aktivni, sistem zatvorene petlje. Slika 53. Kolektori spremni za transport Nakon što su uspješno sastavljeni svi kolektori, izvršena je distribucija. Već istog dana su neki učesnici projekta krenuli sa instaliranjem vlastitih sistema za toplu vodu. Puni nestrpljenja i radoznalosti da ispitaju funkcionalnost onog što su sami sastavili. Slika 55. Princip sistema za dobivanje tople vode 14 POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA Zove se aktivni sistem jer autonomno radi nadziran elektronskim regulatorom. Prednost aktivnog sistema se ogleda u tome što ugrijani medij za prenos toplote kruži upravljan vrijednostima vanjske temperature koja uključuje pumpu, tj elektronskog regulatora koji pokreće rad pumpe prema temperaturnim razlikama panela i bojlera. sa promjenjivim nagibom. Samo u tom slučaju ćemo tokom čitave godine imati najefikasnije iskorištenje Sunčeve toplote, jer će zraci na panel padati pod otprilike 90°. I takvi sistemi postoje, samo je pitanje sa koliko finansija raspolažete. Instalirani sistem je tzv. sistem zatvorene petlje jer tečnost za provođenje toplote (npr. glikol) koja teče kroz sistem cjevovoda nije u direktnom dodiru sa vodom koju ćemo koristiti iz bojlera. Sistemi zatvorene petlje funkcioniraju na principu neprekidne cijevi u kojem voda kruži iz panelkolektora u bojler i tako ukrug. Unutar bojlera, ona teče kroz izmjenjivač toplote, a izlazi na krovu da bi se dalje zagrijavala pod Sunčevom toplotom. Očigledno, sistem zatvorene petlje cijelo vrijeme zadržava isti medij za prenos toplote (tečnost), te se na taj način minimizira taloženje kamenca. Da bi se eliminiralo zamrzavanje tečnosti najčešće se koristi etilen glikol, iako je za okoliš povoljnije rješenje propilen glikol. Glikol se miješa u 30%-tnom rastvoru sa vodom. Iako je ovako napunjen sistem otporan na niske temperature, ipak ga treba svakih tri do deset godina provjeravati i po potrebi zamijeniti tekućinu, ili popraviti koncentraciju glikola. Ako se desi da sistem curi, ne smijeno ga dopuniti vodom nego 30% procentnim rastvorom. Postavljanje panela Slika 56. Nagib kolektora zavisi od doba godine Oprez! Teško je obezbijediti sigurnost priključnih mjesta pri izmjeni nagiba i zbog toga preporučujemo da vašem kolektoru obezbijedite fiksni nagib od otprilike 45°. Krovovi na našim kućama su približno navedenih nagiba pa je ponekad dovoljno napraviti samo jednostavni držač (slika 57) koji će zadovoljiti sve uslove. Za postavljanje panela neophodno je konstruirati nosač prema postojećim dimenzijama panela. Nosač se postavlja na dijelu objekta koji će poslužiti za postavljanje panela. Mjesto za postavljanje panela se određuje prema orijentaciji u odnosu na strane svijeta. Nosač panela se može napraviti od čeličnih Lprofila. Iz estetskih razloga, kao i zbog povećanja životnog vijeka, nosač treba pažljivo premazati zaštitnom farbom. Nosač mora imati rupe koje služe za postavljanje na krov i za učvršćivanje panela. Najvažnija stvar u svemu je napraviti nosač tako da je nagib panela koji će se postaviti na njega približno 45°. Na slici 56 prikazali smo zavisnost nagiba kolektora od položaja Sunca kroz sva četiri godišnja doba. Bilo bi optimalno praviti kolektore Slika 57. Principska šema postavljanja jednog panela na krovu Svrha nosača je dvostruka. Prvo, štiti panel da ga ne bi vjetar oborio ili da se ne bi uvrnuo, a drugo, odiže panel od krova za barem 10cm, stvarajući dovoljno prostora da kiša ili snijeg mogu proći ispod njega (bez odvajanja od krova bi zimi, uz 15 POSTAVLJANJE SOLARNOG KOLEKTORA mali sniježni nanos, moglo doći do smanjene efikasnosti i povećanja vlage). Da bismo pričvrstili čelično kućište za krov, postavimo ga iznad dvije krovne grede, a zatim bušimo crijepove i krovne grede odgovarajućim borerima. U slučaju kad treba postaviti više panela pravi se odgovarajući nosač i vodi se računa da mu dimenzije budu takve da se paneli mogu međusobno nastavljati (slika 58). Kad je u pitanju geografska orjentacija, jasno je da panel treba postavljati, ako je to moguće, na južnu stranu krova. Međutim, ako nemamo idealnu orjentaciju krova, kolektore možemo postaviti i na na jugozapad ili jugoistok, jer vrijedi pravilo da je dozvoljeno odstupanje ±20° od orijentacije prema jugu. Preporučujemo da vaše nosače i kolektore fiksirate u jednom položaju, jer je sigurnije i finansijski prihvatljivije. Na postavljeni nosač pažljivo se postave i učvrste paneli i pripreme za dalju montažu. Od slučaja do slučaja različiti fitinzi i cijevi se trebaju montirati na panele-kolektore na samome krovu. S obzirom na to da je ovo najviša tačka sistema, tu se montira poseban ventil za ozračivanje za solarne sisteme. Ventil je instaliran na krovu i u slučaju pregrijavanja i prekomjernog porasta pritiska prenosnog medija u sistemu počinje “zviždati“ radi upozorenja. Slika 58. Pripremljeni nosači za dva solarna panela Slika 61. Kolektori sa ozračnim ventilom za solarne sisteme Slika 59. Nosač za dva solarna panela prilagođen na krov Potrebno je svaki nosač konstrukcije zaštititi bojenjem. Na taj način produžava mu se životni vijek i osigurava stabilnost kolektora na krovu. Ako nosač treba dizati na veću visinu preporučujemo da ga napravite iz dva dijela koje kasnije možete međusobno spojiti na krovu. Slika 60. Postavljanje dva solarna panela na nosač Slika 62. Kolektori se postavljaju u zavisnosti od uslova 16 INSTALIRANJE SISTEMA ZA TOPLU VODU Pojedinačni kolektor je težak oko 30 kg pa treba o tome voditi računa pri izboru mjesta postavljanja nosača. iz razloga što više materijala podrazumijeva i više troškova, nego i zbog toga što uz duže cijevi dolazi i do većeg gubitka toplote. Slika 64. Najvažnije je osigurati dužu osunčanost tokom dana Slika 63. Orjentacija panela u prostoru je prema jug Instaliranje sistema za toplu vodu Sada treba osmisliti način na koji ćemo instalirati sistem cijevi, da bi spojili panel koji je na krovu sa bojlerom koji se obično nalaziti na spratu (ili dva) ispod. Ovaj dio zavisi od arhitekture svake kuće. Naime, profesionalniji sistemi za toplu vodu omogućavaju autonoman rad bez učešća čovjeka, kontroliran elektronskim dodacima za automatsku regulaciju rada, opremljen pumpom, ekspanzionom posudom i spremnikom za toplu vodu odgovarajućeg kapaciteta. Da bi nam to bilo jasnije pogledajmo sliku 65. U svakom slučaju, treba raditi na minimiziranju dužine cijevi neophodnih za doseg bojlera, ne samo Slika 65. Solarni sistem za dobivanje tople vode sa automatskom regulacijom 17 INSTALIRANJE SISTEMA ZA TOPLU VODU Bojler na slici je zapremine 300 l (i/ili više) i ima dvije ogrijevne spirale (izmjenjivača toplote). Donja spirala je u sastavu solarnog grijanja, a gornja u ogrjevnom sastavu konvencionalnog centralnog grijanja. Pored toga, bojler ima mogućnost dodavanja grijača na električnu energiju. Mjerenje temperature u termoelementom T2 i T3. bojleru vrši se Kada razlika temperatura termoelementa T1 (na kolektoru) i T2 (na spirali – izmjenjivaču toplote solarnog sistema) poraste na 12 °C sistem za automatsku regulaciju i kontrolu (solarna regulacija) uključuje posebnu solarnu pumpu i pokrene se tečnost u cjevovodima solarnog grijanja. I ova pumpa je trobrzinska i regulacijom brzine rada pumpe podešava se protok prenosnog medija kroz sistem i usklađuje sa preporučenom brzinom protoka. Slika 67. Kontroler solarne regulacije u funkciji Kontroler solarne regulacije možete postaviti pored bojlera ili na nekom drugom mjestu pogodnom za očitavanje i kontrolu, npr. u kupatila ili u hodnike kojima češće prolazite. Kablove termoelemenata obično treba produžiti. Za to koristite dvožilni kabl prečnika 0,5-0,75 mm2. Pazite da vam je spojno mjesto kablova čvrsto jer možete imati netačno očitavanje temperature. Slika 68. Solarno grijanje kombinirano sa grijanjem na ugalj Na slici 68 je varijanta solarno grijanje – grijanje na ugalj, a na slici 69 varijanta solarno grijanje – grijanje na pelete. Slika 66. Kontroler solarne regulacije Najbolje mjesto za postavljanje bojlera velike zapremine je u blizini vodovodnih instalacija i pored postojećeg sistema centralnog grijanja. Na taj način smanjujemo gubitke na cjevovodima. Moguće je kombinirati solarno i konvencionalno grijanje, bilo ono na čvrsto gorivo, električnu energiju, pelete ili ostalo. Slika 69. Solarno grijanje kombinirano sa peletim 18 IZOLACIJA I ZAVRŠNI RADOVI Izolacija i završni radovi Završni radovi podrazumijevaju izoliranje svih cijevi, jer one mogu izgubiti dosta toplote prije nego što ona i dospije do bojlera. Pored toga, cijevi su najosjetljivije na zimske niske temperature. Iako bi naša tečnost za provođenje toplote trebala da štiti cijevi od pucanja, ona neće spriječiti odlazak toplote proizvedene iz solarne energije, dok izolacija hoće. Jednostavno ih je montirati. Samo rasječemo tube po dužini koristeći se oštrim nožem (nekada se i prodaju već isječene). Potom ih obavijemo oko cijevi, a one će se same za njih pričvrstiti. Trebamo i izolaciju zaštititi na odgovarajući način. Postoji specijalna izolaciona traka koja koja minimizira gubitke toplote. Ova traka može biti od posebnog značaja za krov, kako bi gubici toplote bili veoma mali, ili bilo gdje kada su spojena dva dijela/komada izolacije. Slika 70. Priprema izolacija za cjevovode Postoji specijalni cilindrični izolacioni materijal za cijevi, a možemo ga naći u raznim veličinama za cijevi raznih promjera. Ove šuplje, spužvaste tube sprečavaju rasipanje toplote prema vani, a i prodiranje hladnoće prema cijevima. Slika 72. Izolacija savršeno prijanja na cijevi Iz iskustava korisnika ovih sistema možemo zaključiti da su svi tokom ljetnih mjeseci imali uštede električne energije od oko 30%. Također, poboljšali su komfor življenja u svojim kućama i smanjili svoj uticaj na zagađenje okoliša. Jedna finansijski pristupačnija varijanta Za razliku od gore opisane varijante sistem za toplu vodu može se napraviti i uz finansijski znatno povoljnije uslove. Prikazaćemo slučaj sistema koji bi bio idealan za porodice koje imaju manje potrebe za vodom ili vikend kuće, gdje je potreba za vodom uglavnom u ljetnim mjesecima kad je sunca u izobilju. Slika 71. Montiranje izolacije na cijevi Preporuka je da se koristi izolacija namjenjena za solarne sisteme jer bi se izolacija koja je namjenjena za klasične sisteme centralnog grijanja mogla istopiti na temperaturama koje u solarenim sistemima mogu preći 100°C. Kao spremnik za toplu vodu koristi se kombinirani bojler od 60 litara za kućnu upotrebu, jer oni imaju izmjenjivač toplote na koji se spajaju cijevi iz solarnog panela sa krova. Zbog mogućeg pregrijavanja dimenzija (površina) kolektora mora biti usklađena sa zapreminom bojlera. 19 JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA Bojler je i napravljen tako da se voda u njemu zagrijava na dva načina. Kada je vani previše oblačno, možemo ga priključiti na električni izvor. Takvi sistemi rezervnog načina zagrijavanja su neophodni u skoro svim, pa i najsunčanijim i najtoplijim klimatskim područjima, zbog toga da bi topla voda uvijek bila dostupna. Uz pomoć termometra/barometra vidimo kolika je temperatura u sistemu kolektora i ona se znatno razlikuje od vode za upotrebu u bojleru. Na slici 73, pored bojlera su prikazani i ostali elementi sistema za dobivanje tople vode. Tu su, kao i u prethodnom primjeru, razni ventili, pumpa, ekspanziona posuda i termometar/barometar. Slika 74. Termometar/barometar u sistemu Dodavanjem barometra smo u stanju da očitamo koliki je pritisak u sistemu, kako bismo mogli nadgledati isti u slučaju propuštanja/curenja i takođe u slučaju oštećenja sistema radi povišenog pritiska. Pumpa omogućava da tečnost za provođenje toplote kruži sistemom. Protok tečnosti kontrolira ručni prekidač pričvršćen na zid, a može se postaviti na na tri strujna nivoa (ovakve pumpe imaju niske potrebe za energijom). Slika 73. Detalj bojlera od 60 l sa ostalim elementima sistema Nakon što na bezbjedan način pričvrstimo bojler na zid (ili gdje želimo), prvo ga spojimo sa vodovodnim cijevima, a zatima i na električne kablove u zidu. Na kraju, izmjerimo cijevi potrebne za ulaz/izlaz vode u bojler, uzimajući u obzir i sve neophodne ventile i fitinge, kao i buduće mjesto za pumpu i ekspanzionu posudu. Dvije važne stvari su: na dnu bojlerovog izmjenjivača za toplotu instaliramo T-fiting koji će ga spojiti sa ispusnim ventilom i koji omogućava da se sistem puni i prazni po potrebi, dobro bi bilo instalirati jednosmjerni (tzv. nepovratni) ventil na izlazu izmjenjivača, tako da tokom noći zagrijana voda ne kruži prirodnim tokom nazad u ohlađeni kolektor na krovu. Slika 75. Trobrzinska niskoenergetska pumpa Ekspanziona posuda služi kao veliki sigurnosni ventil sistema. U sistemu se može razviti visok pritisak i temperatura. Ekspanziona posuda kompenzira rast pritiska u sistemu uzrokovan širenjem prenosnog medija. Zrak iz sistema automatski se ispušta na ozračnom ventilu. 20 JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA potrebno pretjerano investirati u ovakve solarne sisteme i drugo najefektivnije vrijeme za upotrebu ove vrste sistema je upravo vrijeme kada najveći broj ljudi boravi u svojim vikendicama, dakle, od kasnog proljeća do rane jeseni. Iako je efikasnost ovih sistema manja, potrebe za toplom vodom u jednoj vikendici su obično male u poređenju sa potrebama normalnog domaćinstva, što znači da će sistem trajati mnogo godina, činenići ga veoma isplativim rješenjem po pitanju energetske potrošnje. Prema tome, ako vi ili vaši prijatelji imate vikendicu, zašto ne biste isprobali korištenje i solarne energije? Slika 76. Ekspanziona posuda zapremine 5 litara U sva tri slučaja trebamo obratiti pažnju na fizičke dimenzije ovih dijelova (za pumpu i ekspanzionu posudu je potrebno više prostora). Nije toliko bitno gdje tačno u sistemu instaliramo ove elemente, ali radi lakše upotrebe su postavljeni blizu jedni drugima i blizu bojlera. Pri svakom lemljenju cijevi, obavezno zaštitimo zid od plamena koristeći se npr. kamenom pločom. Najjeftiniji solarni kolektori rade na principu pasivnog sistema bez pumpi ili drugih pokretnih dijelova koristeći fenomen zvan termosifonski efekat. Tok tečnosti za provođenje toplote se stvara uz pomoć priodnih temperaturnih razlika, kako je prikazano na slici 77. U sistem uvodimo hladnu vodu koja puni cijevi i rezervoar do vrha. Sunce zagrijava vodu koja je unutar cijevi panel-kolektora, a kako se toplota povećava, topla voda se prirodno penje do vrha, gdje izlazi iz panela i penje se do rezervoara sa vodom. Pošto je solarni sistem spojen od panela, kroz potkrovlje, do prizemlja dobili smo zatvorenu petlju. Potrebno je još samo provjeriti da li sistem negdje propušta zrak ili tečnost. Često se propusna mjesta nalaze na spojevima, pa stoga najprije provjeravamo njih. Prednost opisanog sistema je njegova cijena koja je relativno niska, ali ima taj nedostatak što je rezervoar za toplu vodu mali, kontrola rada sistema manuelna i veoma zavisna od vašeg iskustva. Termosifonski efekat Na kraju, prikažimo još jednu varijantu solarnog kolektora kojeg smo sami izgradili. Iako nije baš efikasan poput sistema kolektora ranije opisanog, zasigurno radi dovoljno dobro pod odgovarajućim okolnostima, a košta znatno manje od prethodnog aktivnog sistema kolektora zatvorene petlje. Ova varijanta predstavlja tehničku suprotnost i to je sistem kolektora otvorene petlje. Smatramo da je ova vrsta sistema savršena za vikendice i ljetnikovce. Ima dvije prednosti, a to su: da njihova povoljna cijena znači da nije Slika 77. Direktni termosifonski efekat - zagrijavanje Pošto vakuum ne može nastati u cijevima, topla voda koja je napustila panel zamjenjuje se hladnom vodom iz rezervoara. Cjelokupni proces stvara prilično brz vodeni tok, približno 60 l/sat. Ovaj 21 JEDNA FINANSIJSKI PRISTUPAČNA VARIJANATA efekat se nastavlja sve dok je vanjska temperatura viša od one u rezervoaru i panelu. Nažalost, kada su vanjske temperature niže, npr. tokom noći ili kada je oblačno, dolazi do obrnutog efekta (slika 78) I pored gubitaka, termosifonski sistem može da nas opskrbi sa više nego dovoljno toplote pri odgovarajućim uslovima. Ovi sistemi su povoljniji i otprilike koštaju upola manje od aktivnog sistema, velikim dijelom što je potrebni materijal mnogo povoljniji. Obično plastično bure se može koristiti kao rezervoar, a plastične/gumene tube otporne na toplotu mogu služiti kao cijevi, kako je prikazano na slici 79. Izgleda prilično beskorisno imati sistem bez izvora za vodu koja bi ga pokretala. Morali bismo konstantno sistem puniti kantama vode, svaki put kada nam je potrebna topla voda. Jedan od načina pomoću kojih možemo izbjeći svakodnevno punjenje rezervoara jeste da ga spojimo vodovodnim cijevima koje vodom opskrbljavaju naš dom. Slika 78. Inverzni termosifonski efekat - hlađenje Hladna vanjska temperatura izvlači svu toplotu iz sistema, stvarajući prirodno kruženje vode kojim se topla voda “istjeruje“ iz rezervoara, pri čemu njena toplota biva emitirana sa površine panela. Naravno, ovaj sistem mora biti reguliran tako da hladna voda ne ulazi konstantno u rezervoar jer bi hladila toplu vodu zagrijanu solarnom energijom. Najlakši način reguliranja je putem prostog plovkaregulatora, poput onih u vodenim rezervoarima (vodokotlićima) toaleta. Ovaj regulator minimizira dotok hladne vode iz vodovodnih cijevi koja, kada je nivo vode posebno nizak, puni donje dijelove rezervoara (slika 80). Kada jednom uđe u rezervoar, hladna voda se zadržava blizu dna, a sav talog ostaje na samom dnu. Hladna voda iz najnižih slojeva može teći van rezervoara u panel, dok zagrijana voda iz panelkolektora ulazi pri samome vrhu. Slika 80. Plovak-regulator za hladnu vodu Slika 79. Sistem za toplu vodu sa termosifonskim efektom Pri vrhu rezervoara se treba ugraditi preliv-cijev da bi, uslijed pojave viška vode, ta voda na bezbjedan način mogla oteći. Konačno, kada koristimo toplu vodu iz rezervoara, nivo vode opada, spuštajući 22 PROŠIRENJE SOLARNIH SISTEMA plovak regulator i omogućujući dotok nove, hladne vode u rezervoar. Na taj način ciklus starta ispočetka. bi zadnji panel trebalo bolje izolirati od prethodnih da bi se gubitak toplote doveo do minimuma. I u slučaju ovih jednostavnih sistema, važno je znati pod kojim ćemo uglom nagnuti panel da bi dobili maksimalnu količinu Sunčeve svjetlosti. To se razlikuje tokom cijele godine, jer je ljeti Sunce najviše, a zimi je niže na nebeskom svodu. Ukoliko panel nećemo premještati nekoliko puta godišnje, najbolji je kompromis postavljanje panela tako da prima najviše svjetlosti tokom proljeća i jeseni. Ugao nagiba ne utiče previše na efikasnost, osim u slučaju da je panel postavljen suviše daleko idealnom uglu. Ako doista želimo maksimalno efikasan panel, treba se posavjetovati sa profesionalcem za solarne tehnologije. Proširenje solarnih sistema 1m2 panel-kolektora dovoljan je za potrebe jedne osobe za toplom vodom. Međutim, ako je cilj korištenje solarne energije za zagrijanje kuće, a ne samo vode za topla tuširanja, sudopere itd., onda je potrebna veća površina kolektora. Dakle, u slučaju korištenja solarnih sistema za zagrijavanje kuće jedne četvoročlane obitelji, potrebno je 15-20 m2 kolektora i rezervoar kapaciteta 1000-2500 litara. Izraženo u energiji za vodu i centralno grijanje potrebno je oko 0,6-1 m2 na svakih 1000 kWh potrošene (potrebne) energije. Dva ili više kolektora se mogu spojiti na nekoliko načina, bez obzira na to kako namjeravamo koristiti vodu. Najpoznatije metode su serijska, paralelna i kombinovana veza Svaki od ova tri načina ima svoje prednosti i mane: kod serijske veze se može razviti visoka teperatura vode, ali istovremeno može doći do većeg gubitaka iste; kod paralelne veze temperatura je prilično konstantna u svim panelima, ali u danima kada su male količine Sunčeve svjetlosti, temperatura vode je niska; kod kombinovane veze se stvara ravnoteža između dvaju prethodnih veza, što znači da ima i njihove prednosti, ali i mane. U praksi ovo znači da bi paralelna veza više odgovarala normalnom korištenju tople vode u domaćinstvima (za tuširanja, sudopere, itd.), dok je serijska veza povoljnija za centralno grijanje, mada Slika 81. Različiti načini spajanja solarnih panela Mi smo ispričali priču i sada je na vama da nešto preduzmete. Umjesto sjedenja i razmišljanja o tome kako je loše opće stanje, kako je skupo gorivo ili električna energija, mogli biste početi raditi na svom prvom solarnom kolektoru. Uvijek imajte na umu štetni uticaj energetskih izvora iz fosilnih goriva. Počnite sa uvođenjem mjera energetske efikasnosti u vašim domovima i korištenjem potencijala obnovljivih energetskih izvora. Umjesto zaključka Na mjestu zaključka želimo dati još nekoliko praktičnih savjeta pri korištenju solarnih kolektora. Pored apsorbirajuće ploče i cjevovoda, preostaje još nekoliko opcija koje vrijedi spomenuti: Vlaga unutar panela stvara problem, te je zbog toga važno što bolje zaštititi ivice panela. Da bi 23 PROŠIRENJE SOLARNIH SISTEMA nakupljena vlaga mogla izaći, poželjno je izbušiti nekoliko rupa na donjoj ivici panela da bi voda mogla oticati. Kao izolaciju koristimo mineralnu vunu kako bismo bili obzirniji prema okolišu, ali možete koristiti i razne druge materijale prema željama. Trebate znati da i debljina materijala igra značajnu ulogu. Smanjimo li debljinu na 2,5 cm, može doći do povećanog gubitka toplote u panelu za oko 8%. Ako, umjesto polikarbonatnog, želimo postaviti neku vrstu staklenog prekrivača panela, postoji nekoliko dobrih izbora. Ipak, moramo uzeti u obzir faktore poput temperaturnih kolebanja, mogućnosti prenosa toplote i otpornosti na grad. Mogli bismo koristiti obično staklo, ali bi možda nešto bolji izbor bio kaljeno staklo debljine 4 mm, sa malim udjelom željeza. Solarni panel treba biti dva puta duži od svoje širine, a najmanje dug 1m, mada će izabrano mjesto, na koje planiramo postaviti panel, zahtijevati različite dimenzije. Prema uputstvima smo završili izradu željenog sistema solarnog kolektora i sada se možemo opustiti i uživati u osjećaju zadovoljstva prilikom trošenja tople vode. Kada sistem jednom proradi, uvidjećemo da smo: uveliko počeli razmišljati o novim načinima upotrebe besplatnih energetskih izvora, razvijamo bolje energetske navike kod kuće, štedimo novac, postajemo blago "opsjednuti" obnovljivom energijom i čuvamo okoliš. I na kraju, bez obzira koju vrstu kolektora odaberemo i gdje ga instaliramo, važno je da koristimo solarnu energiju i da svoje pozitivno iskustvo prenesemo na porodicu, prijatelje i komšije, te na taj način utičemo da i oni postanu njeni korisnici. 24 Projekat implementira
© Copyright 2024 Paperzz