Novi ogrevalni sistemi ogrevanja

Solarni sistemi za pripravo tople

sanitarne vode in podporo ogrevanja

prostorov

Izdelal, zbral in uredil:

Branko VREČAR, dipl. inž. el.

Ljubljana, januar 2012

Kazalo

Povzetek ..................................................................................................................................... 4

Zahvala .................................................................................... Napaka! Zaznamek ni definiran.

Uvod ........................................................................................................................................... 5

Sončna oz. solarna energija ........................................................................................................ 6

Izkoriščanje sončne energije ................................................................................................... 7

Delovanje sistema za sončno ogrevanje................................................................................. 7

Priprava sanitarne tople vode .................................................................................................... 8

Osnovne značilnosti ............................................................................................................ 8

Gradniki sistema za ogrevanje sanitarne vode v gospodinjstvih ........................................ 8

Povprečna poraba energije za pripravo STV za posamezno trošilo .................................... 8

Razdelitev sistemov za ogrevanje ....................................................................................... 9

Oprema sistema za pripravo sanitarne tople vode (STV) ................................................... 9

Legionela ............................................................................................................................... 10

Izbira naprave za pripravo sanitarne tople vode .................................................................. 11

Primerjava priprave sanitarne tople vode s SSE ali s toplotno črpalko ................................ 11

Stroški ogrevanja ...................................................................................................................... 12

Primerjava stroškov ogrevanja STV z elektriko, SSE in TČ .................................................... 12

Gradniki solarnega ogrevalnega sistema ................................................................................. 14

Glavni elementi solarnega sistema ....................................................................................... 14

Iztočni oz. drain-back sistem ................................................................................................ 16

Gradniki solarnega sistema v kurilnici .................................................................................. 17

Sprejemniki sončne energije – sončni kolektorji ..................................................................... 18

Primerjava različnih vrst SSE ................................................................................................. 18

Razlike med klasičnimi ploščatimi kolektorji .................................................................... 18

Razlike med vakumskimi kolektorji ................................................................................... 19

Primer Hite Pipe sončnih kolektorjev s suhim spojem GreenLand ................................... 22

Primer vakumskega kolektorja Apricus ............................................................................ 23

Primer katalognih podatkov za ploskovni (ploščati) sončni kolektor PROSUN TS 201 ........ 26

Solarni regulatorji ..................................................................................................................... 28

Zmogljivosti regulatorja ........................................................................................................ 28

2

Opis in nastavite regulatorja Seltron ................................................................................ 29

Zalogovniki toplote ................................................................................................................... 32

Zakaj je pomemben zalogovnik toplote ............................................................................... 32

Nov napredni sanitarni zalogovnik Optima podjetja Seltron ............................................... 33

Primer ponudbe solarnega seta Prosun ................................................................................... 35

Membranske posode za izenačevanje pritiska (raztezna posoda) .......................................... 36

Dimenzioniranje solarnih sistemov .......................................................................................... 37

Določitev potrebnega števila SSE ......................................................................................... 37

Dimenzioniranje cevnega sistema ........................................................................................ 37

Nastavitev pretoka in delovnih parametrov ........................................................................ 37

Primeri uporabe in priključitev SSE ......................................................................................... 38

Priključitev SSE na solarno toplotno črpalko ........................................................................ 38

Sodobne hidravlične vezave ................................................................................................. 39

Vezave SSE, grelnik sanitarne vode in dogrevanja z el. grelcem ...................................... 39

Vezave SSE za ogrevanje vode bazena .............................................................................. 39

Vezava SSE, GSV in odvzem toplote v primeru pregrevanja SSE ...................................... 40

Vezava SSE na GSV 1 in prenos toplote na GSV 2 ............................................................. 40

Vezava SSE na hranilnik toplote z vgrajenim grelnikom sanitarne vode in izvedbo mešalnega

ogrevalnega kroga ogrevanja ................................................................................................... 43

Motorni pogon za mešalne ventile .......................................................................................... 43

Montaža SSE ............................................................................................................................. 45

Napotki za montažo .............................................................................................................. 46

Statika ............................................................................................................................... 46

Zaščita proti streli ............................................................................................................. 46

Povezave ........................................................................................................................... 46

Nagib kolektorjev .............................................................................................................. 46

Izpiranje in polnjenje......................................................................................................... 46

Nevarnost opeklin s tekočino v kolektorjih ...................................................................... 47

Polnjenje napeljave ........................................................................................................... 47

Kontrola opravljene montaže SSE ..................................................................................... 48

Delo na šolskem poligonu SŠTS ................................................................................................ 49

Zaključek ................................................................................................................................... 52

Viri ............................................................................................................................................ 52

3

Kazalo slik

SLIKA 1: TIPIČNA VEZAVA SSE IN DODATNO OGREVANJE SANITARNE VODE S KOTLOM ................................................................ 7

SLIKA 2: OSNOVNI GRADNIKI SISTEMA ZA OGREVANJE SANITARNE VODE V GOSPODINJSTVIH ........................................................ 8

SLIKA 3: DECENTRALNI SISTEM ZA OGREVANJE SV .............................................................................................................. 9

SLIKA 4: CENTRALNI SISTEM ZA OGREVANJE SV .................................................................................................................. 9

SLIKA 5: TIPIČNA VEZAVA SSE NA GRELNIK SANITARNE VODE Z VSEMI POTREBNIMI ELEMENTI .................................................... 15

SLIKA 6: DETAJL RAVNEGA-PLOŠČATEGA SSE. .................................................................................................................. 18

SLIKA 7: PRIMERJAVA IZKORISTKOV KLASIČNIH IN VAKUMSKIH KOLEKTORJEV. ......................................................................... 21

SLIKA 8: KRIVULJA UČINKOVITOSTI VAKUMSKIH IN PLOŠČATIH KOLEKTORJEV ....................................................................... 21

SLIKA 9: ZGRADBA IZBRANEGA CEVNEGA KOLEKTORJA APRICUS. .......................................................................................... 23

SLIKA 10: PODATKI ZA IZBRAN VAKUMSKI NAPREDNI SONČNI KOLEKTOR. ............................................................................... 24

SLIKA 11: IZGLED MONTIRANEGA DIFERENČNEGA REGULATORJA PODJETJA SELTRON ND3 ........................................................ 28

SLIKA 12: OHIŠJE REGULATORJA IN OŽIČENJE S TEMPERATURNIMI TIPALI ............................................................................... 30

SLIKA 13: TEMPERATURNI TIPALI (TULKI) T2 IN T3 PRED MONTAŽO V GRELNIK SANITARNE VODE. .............................................. 31

SLIKA 14: MESTO TEMPERATURNEGA TIPALA NA SSE T1. .................................................................................................. 31

SLIKA 15: HRANILNIŠKI SISTEMI PODJETJA WEISHAUPT. ..................................................................................................... 32

SLIKA 16: ZALOGOVNIK OPTIMA ................................................................................................................................... 33

SLIKA 17: POPOLNO RAZSLOJEVANJE OGRETE VODE. ......................................................................................................... 33

SLIKA 18: OREBRAN IZMENJEVALEC ZA OGREVANJE SANITARNE VODE. .................................................................................. 34

SLIKA 19: HIDRAVLIČNA SHEMA PRIKLJUČITVE ZALOGOVNIKA TOPLOTE V SISTEM ZA OGREVANJE SANITARNE VODE IN PODPORA

OGREVANJU (TČ, KOTEL NA BIOMASO, SOLARNI SISTEM S SSE, ZALOGOVNIK TOLOTE, MEŠALNI OGREVALNI KROG) .............. 34

SLIKA 20: PONUDBA SOLARNIH SETOV PROSUN ............................................................................................................... 35

SLIKA 21: RAZTEZNE POSODE ZA OGREVALNE, SANITARNE IN SOLARNE NAPRAVE. .................................................................. 36

SLIKA 22: EKSPANZIJSKA POSODA MED OBRATOVANJEM .................................................................................................... 36

SLIKA 23: PRIMER POSTAVITVE SOLARNE TOPLOTNE ČRPALKE.............................................................................................. 38

SLIKA 24: MONTAŽA SSE PO TIPIČNI SHEMI .................................................................................................................... 45

SLIKA 25: POLNJENJE NAPRAVE ..................................................................................................................................... 48

SLIKA 26: POGLED V KURILNICO NA ŠOLSKEM POLIGONU .................................................................................................... 49

SLIKA 27: POGLED NA ZELO UČINKOVIT ZALOGOVNIK TOPLOTE PODJETJA SONNENKRAFT (PRETOČNI GRELNIK SANITARNE VODE). ..... 49

SLIKA 28: MONTAŽA SSE NA STREHI ŠOLSKEGA POLIGONA. ................................................................................................ 50

4

Zahvala

Zahvaljujem se ravnatelju Srednje šole tehniških strok Šiška Zdravku Žalarju, ki je nudil

pomoč in omogočil delo na šolskem poligonu, Marjana Hertišu tehniškem, direktorju

podjetja Seltron, kjer sem vsako leto izobražujem ter dijaku Flere Roku, ki je pomagal pri

sami postavitvi solarnega sistema.

Povzetek

V gradivu sem predstavil in razložil delovanje sprejemnikov sončne energije za pripravo

sanitarne tople vode in tudi kot podporo ogrevanju. Predstavil sem prednosti in slabosti

tovrstnega ogrevanja sanitarne vode. Predstavljene so tehnične lastnosti SSE1 različnih

izbranih proizvajalcev SSE, ki so za investitorja najpomembnejši. Podrobno so opisani

gradniki solarnega sistema z vsemi pomembnimi parametri, ki odločilno vplivajo na izkoristek

celotnega solarnega sistema. Prav tako so podrobno opisane razlike med ploščatimi in

vakumskimi SSE. Predstavljen je solarni diferenčni regulator, ki je nujen gradnik solarnega

sistema. Prav tako je opisan zalogovnik toplote s katerim lahko zajamemo viške sončne

energije in jih kasneje 'uporabimo'. Predstavljene so številne praktične rešitve – hidravlične

vezave, s katerimi si izberemo svoj najbolj primeren solarni sistem ogrevanja. Na koncu sem

opisal tudi nasvete za montažo SSE ter končno kontrolo postavitve solarnega sistema oz. SSE

na streho.

1 SSE – Sprejemniki sončne energije, sončni kolektorji

5

Uvod

Priprava sanitarne tople vode (priprava STV) poteka najpogosteje preko kotla centralnega,

zelo razširjena pa je tudi priprava z električnim grelnikom. Oboje je zelo neekonomično, zato

se v zadnjem času poslužujemo varčnejših načinov. To je uporaba sprejemnika sončne

energije2 (SSE) in toplotne črpalke.

V nalogi sem se orientiral na SSE za ogrevanje sanitarne vode za gospodinjstva. Veliko

navedb pa velja tudi za podobne druge sisteme ogrevanja.

V Sloveniji imamo velik potencial za izrabo sončne energije, predvsem pa je sonce neizčrpen

naraven obnovljiv vir, ki je vsem dostopen. Energija sonca je okolju prijazna in ne povzroča

emisij škodljivih snovi. Z izkoriščanjem solarne energije lahko za ogrevanje sanitarne vode in

dogrevanje prostorov nadomestimo občutni delež porabe fosilnih goriv. Za vgradnjo solarnih

sistemov je zainteresirana tudi država; zato tovrstne investicije spodbuja z nepovratnimi

sredstvi (150€/m2 absorbcijske površine). Dostop do nepovratnih sredstev je dokaj preprost

in zahteva le nekaj dobre volje pri izpolnjevanju formularjev.

(http://www.ekosklad.si/html/razpisi/main.html)

2 SSE – Sprejemniki sončne energije

6

Sončna oz. solarna energija

Sonce je vir energije, ki bi lahko brez težav pokrival vse potrebe

svetovnega prebivalstva po energiji. Ocene izhajajo iz tega, da sonce

samo v eni uri odda na Zemljo toliko energije, kot je celotno svetovno

prebivalstvo potrebuje v vsem letu. Celotni potencial sončnega

sevanja za Slovenijo znaša približno 23 000 TWh, kar je nad 300-krat

več kot znaša raba primarne energije.

Tako je v naših zemljepisnih širinah mogoče z izkoriščanjem sonca pridobiti znatne količine

toplotne energije. V naših krajih sonce v povprečju pet mesecev na leto oddaja malo toplote,

približno tri mesece jo je ravno dovolj, štiri mesece pa jo je na pretek. Podatki o letnem

številu ur sončnega sevanja za različne kraje kažejo, da z izjemo Primorske bistvenih razlik v

trajanju osončenosti ni. V grobem lahko te podatke , pri katerih je že upoštevana oblačnosti

in motnost ozračja, upoštevamo za večji del slovenskega ozemlja. V vsem letu prejme

kvadratni meter vodoravne sprejemne ploskve približno 1100 kWh sončne energije, od tega

spomladi približno 320, poleti 480, jeseni 190 in pozimi 110 kWh. Praktične vrednosti

učinkovitosti SSE oz. letni donos energije SSE pa praktično znašajo med 500 in 750kWh/m2.

Čeprav sončno obsevanje tokom leta ali dneva niha, je s primerno dimenzioniranim in

postavljenim solarnim sistemom praktično v vsakem domu mogoče privarčevati do 70%

stroškov pri porabi letne energije za ogrevanje sanitarne vode ter do 30% pri delnem

ogrevanjem prostorov.

Upoštevati moramo, da obsevanje v naših zemljepisnih širinah znaša okoli 4000 ur na leto.

Od tega teoretičnega časa obsevanja moramo odšteti še oblačne in meglene dneve, tako da

znaša uporabno obsevanje okoli 25% leta (do cca. 1000 ur letno). Kljub temu pa so to še

vedno tako velike energijske zaloge, da lahko nadomestijo vse jedrske elektrarne.

Glavni razlogi za izkoriščanje sonca za ogrevanje sanitarne vode in delnega ogrevanja

prostorov so:

- Sonce kot daleč največji obnovljivi in za človeka neomejen energetski vir predstavlja

potencial, kakršnega nima noben drug energetski vir.

- Naprava (SSE) nam vsako leto povrne od 12% do 15% vloženega denarja in je več kot

konkurenčna vsaki banki v smislu donosa (investicije).

- Kotel je izklopljen pol leta in v tem času ne onesnažuje zraka s škodljivimi plini (npr.

CO2).

- Investicija se povrne v 4 do 6 let.

7

Izkoriščanje sončne energije

1. Pasivna izraba - s solarnimi sistemi za ogrevanje in osvetljevanje prostorov . Pomeni

rabo primernih gradbenih elementov (okna, sončne stene, ipd) za ogrevanje stavb,

osvetljevanje in prezračevanje prostorov.

2. Aktivna izraba - s sončnimi kolektorji za pripravo tople vode in ogrevanje prostorov .

Pomeni rabo sončnih kolektorjev v katerih se segreje voda za pripravo tople vode in

zrak za ogrevanje prostorov.

3. S sončnimi celicami za proizvodnjo električne energije - fotovoltaika. Gre za

pretvorbo sončne energije neposredno v električno energijo preko sončnih celic.

Proces pretvorbe je čist, zanesljiv in potrebuje le svetlobo kot edini vir energije.

Delovanje sistema za sončno ogrevanje

Sprejemnik sončne energije (SSE) ali sončni kolektor na strehi sprejema sončno energijo. Pod

steklom se nahaja črna ploskev – absorber, v kateri se sončni žarki pretvorijo v toploto.

Tekočina v absorberju se segreje in črpalka jo požene v hranilnik tople vode – bojler, kjer

odda toploto in se ohlajena vrača v SSE, kjer se ponovno ogreva, vse dokler sije sonce.

Hranilnik hrani toplo vodo za daljši čas, tudi za več dni. V zimskih mesecih sončne toplote ni

dovolj in delno ogreta voda se dogreje v kotlu centralnega ogrevanja (npr. kotel na pelete).

Slika 1: Tipična vezava SSE in dodatno ogrevanje sanitarne vode s kotlom

8

Priprava sanitarne tople vode

Osnovne značilnosti

Sistemi za pripravo sanitarne tople vode (STV) se uporabljajo za ogrevanje vode in se zaradi

svoje podobnosti v tehničnem smislu zelo pogosto obravnavajo skupaj s sistemi za

ogrevanje, pogosto pa uporabljajo tudi isti toplotni vir. Pogosto med njihove sestavne dele

štejemo ustrezen vir toplote, vode do trošil (pip ipd.), pogosto pa še povratni ali obtočni vod

ter varnostne in regulacijske elemente.

Priporočljive temperature, do katerih je potrebno ogreti vodo:

Kopanje: 35 – 45C

Za kuhinjske potrebe: 55 - 60C

Gradniki sistema za ogrevanje sanitarne vode v gospodinjstvih

Slika 2: Osnovni gradniki sistema za ogrevanje sanitarne vode v gospodinjstvih

Povprečna poraba energije za pripravo STV za posamezno trošilo

Tabela 1: Povprečna poraba energije za pripravo STV za posamezno trošilo

Trošilo Povprečna poraba energije [kWh]

Kad volumna 140l 5,82

Kad volumna 160l 6,51

Velika kad (1800x750mm) 8,72

Kabina za prhanje z varčno šobo 1,63

Kabina za prhanje z običajno šobo 3,66

Bide 0,81

Umivalnik (630x560mm) 0,7

Majhen umivalnik 0,35

Pomivalno korito 1,16

9

Razdelitev sistemov za ogrevanje

Sisteme za ogrevanje sanitarne vode delimo:

Glede na namestitev trošila (decentralni - posamezni in skupni, ter centralni)

Po načinu ogrevanja (pretočni in hranilniški)

Po izvedbi prenosnika toplote (neposredno ogrevan – pretočni način, posredno

ogrevan)

Po energentu (tekoča goriva, plinasta goriva, trda goriva, elektrika; ter na drugi strani

na odpadno toploto, sončno energijo, s toplotno črpalko, toplarniški sistemi)

Slika 3: Decentralni sistem za ogrevanje SV Slika 4: Centralni sistem za ogrevanje SV

Oprema sistema za pripravo sanitarne tople vode (STV)

Viri toplote in hranilniki STV

Viri toplote so deli sistema za pripravo STV, v katerih poteka pretvorba prikladnega

primarnega vira energije v toploto, ki se potem posredno ali neposredno (odvisno od izvedbe

sistema) prenaša vodi. V večini primerov so po svoji izvedbi enaki virom toplote za sistema za

ogrevanja, včasih pa so izvedeni tudi kot samostojni sistemi.

Kot vir toplote za pripravo STV v stanovanjih in hišah se najpogosteje uporabljajo:

Majhni pretočni grelniki (hitri grelniki)

Veliki pretočni ali obtočni el. ali plinski grelniki

Akumulacijski grelniki s hranilnikom v različnih izvedbah glede na energente

Kombinirani kotli za sisteme ogrevanja in pripravo STV (plinski, oljni, na trda goriva,

električni itd.)

Solarni sistemi

Toplotne črpalke za pripravo STV

Toplotne podpostaje, kadar je stavba priključena na toplovodni sistem)

Hranilniki toplote vode so del akumulacijskih sistemov za pripravo STV in se uporabljajo

za shranjevanje ogrete vode, da bi bila možna njena uporaba vsak čas. Najpogosteje so

izvedeni kot akumulacijski grelniki oziroma se v enemu delu voda lahko istočasno ogreva,

ker imajo vgrajen neposredni prenosnik toplote (npr. plinski, električni, toplovodni)

10

Legionela

Pojav legionele v sanitarnih instalacijah je zelo moteč in zdravju nevaren dejavnik. Največkrat

se to dogaja v javnih objektih. Ker je ogrevanje sanitarne vode s pomočjo TČ nizkoenergijsko,

lahko ob prenizki nastavitvi vode v grelniku sanitarne vode, pridelamo tudi tovrstni problem.

Seveda nam elektronika oz. regulatorji dandanes enostavno ponujajo možnost, da z

enkratnim tedenskim dvigom temperature nad mejo rizika, bakterije Legionele uničimo.(nad

Do okužbe ne more priti s pitjem temveč z vdihavanjem drobnih kapljic okužene sladke vode,

v morski vodi pa se legionela ne more razviti.

Posledica je lahko atipična pljučnica – Legionarska bolezen, ki se pojavi skupaj s povišano

telesno temperaturo in Pontiac mrzlica, ji je bolj blaga oblika te bolezni. Vodo lahko termično

obdelamo tako, da se bakterije Legionele sploh ne morejo razviti.

Tabela 2: Stanje paličaste bakterije Legionele med spreminjanjem temperature vode.

Temperatura Stanje Legionele

70 -80C Področje dezinfekcije

66C Legionela uničena v 2 minutah

60C Legionela uničena v 32 minutah

55C Legionela uničena v 5 – 6 urah

50 - 55C Legionela preživi, vendar se ne razmnožuje

20 - 55C Razmnoževalno področje Legionele

35 - 46C Idealni pogoji razmnoževanja Legionele

pod 20C Legionela živi, vendar je neaktivna

Ko se kolonije enkrat razvijejo v večjem številu so bolj nevarne. Okužimo se z vdihavanjem.

Preko drobnih kapljic v zraku - aerosolov bakterija pride v pljuča, kjer pride do infekcije.

Bolezenski znaki legionarske bolezeni so še najbolj podobni pljučnici, zato se ju pogosto tudi

zamenjuje.

Ogrevanje sanitarne vode s TČ je nizkoenergijsko in zato stežka dosegamo temperature višje

od 55C.

Zato je prav, da ima sistem za ogrevanje sanitarne vode dodatni izmenjevalnik toplote na

katerega priključimo dodatni toplotni vir (ali kotel ali sprejemnike sončne energije ali vsaj el.

grelec npr. 6kW) s čimer zagotovimo enkrat tedensko temperaturo v bojlerju 70C in s tem

dezinfekcijo vode.

11

Izbira naprave za pripravo sanitarne tople vode

Priprava sanitarne tople vode (STV) poteka najpogosteje preko kotla centralnega ogrevanja, zelo razširjena pa je tudi priprava z električnim grelnikom. Oboje je zelo neekonomično, zato se v zadnjem času poslužujemo varčnejših načinov. To je uporaba sprejemnika sončne energije (SSE) in (ali) toplotne črpalke.

Primerjava priprave sanitarne tople vode s SSE ali s toplotno črpalko

Prednosti SSE:

- Sončna energija za pripravo je praktično brezplačna.

- Naprava SSE je sorazmerno enostavna in ima dolgo življensko dobo najmanj 20let.

- Naložba se povrne v cca. 4 do 6 letih. - Višja so nepovratna finančna sredstva - So ekološko neoporečeni obnovljiv vir

energije - Imajo višji prihranek na dolgi rok

Prednosti TČ: - Neodvisna od vremenskih razmer. - Nizka investicija. - Cenejša montaža. - Ni potrebna povezava od SSE do

kotlovnice. - Enostavno obratovanje in vzdrževanje. - Pri ločenem uparjalniku poleg ogrevanja

vode lahko tudi hladi shrambo živil. - Zelo ekonomična priprava STV. - Možnost napajanja z elektriko samo v

času manjše tarife MT - Varčna priprava STV skozi celo leto. - Krajša vračilna in amortizacijska doba

investicije. - Sorazmerno dolga življenska doba.

Slabosti SSE: - Višja naložba. - Sončna energija ni vedno na razpolago. - Občutljivost na točo in hude vremenske

nevihte. - Zahtevnost SSE na usmerjenost na jug

ter na optimalni naklonski kot. - Dražja montaža. - Daljša vračilna in amortizacijska doba kot

pri TČ.

Slabosti TČ: - Za obratovanje rabi elektriko. - Slabše TČ so lahko hrupne. - V isti kotlovnici s kotlom je nezaželeno

hlajenje prostora. - Manjša nepovratna finančna sredstva iz

strani države.

12

Stroški ogrevanja

Tabela 3: Cena 1kWh na dan 1.12.2011 z uporabo različnih energentov.

energent cena evro/1kWh učinkovitost, gorljivost

elektrika 0,15

KO, plin 0,093 1l=10kWh

drva bukova 0,026 1kg=4kWh

peleti 0,043 1kg=5kWh

TČ 0,034 COP=3.5

Računamo, da znaša povprečna raba okoli 20% energije za ogrevanje. V času izven kurilne

sezone z neekonomičnim ogrevalnim sistemom, npr. z zastarelim kotlom na kurilno olje,

izkoristek zaradi visokih toplotnih izgub in majhne obremenitve lahko pade celo pod 50%. K

temu lahko prištejemo še obtočne izgube, ki nastanejo v vsakem primeru, če jih ne

rešujemo. Štiričlanska družina porabi za pripravo STV cca. 4000 kWh/a (na leto) energije oz.

okoli 50l vode segrete na 60C na osebo. Tolikšno količino je možno pripraviti na varčen ali

na neekonomičen način.

Za sistem s SSE za štiričlansko družino zadostuje 6m2 (3-je SSE) ploščatih SSE in hranilnik

toplote 300l z investicijo okoli 2500€ (upoštevana subvencija). S tem pokrijemo cca. 75%

potreb po topli vodi oz. letno pridobimo približno 3000kWh toplote (500 kWh/m2).

Koliko energije potrebujemo za ogrevanje vode izračunamo po znani enačbi ta toplotno delo:

c – specifična toplota snovi [J/kg K], za vodo znaša 4190 [J/kg K]

m – masa [kg]

T – sprememba temperature

Primerjava stroškov ogrevanja STV z elektriko, SSE in TČ

Primer:

Koliko energije potrebujemo, če želimo ogreti 300l (zadošča za 4-6 ljudi ob zmerni uporabi

tople vode) v bojlerju iz 15C na 60C in koliko to stane dnevno, mesečno in letno, če

ogrevamo vodo z el. grelcem. Koliko prihranimo če segrevamo vodo s SSE?

m=300kg, T=45C=45K, T-tarifa =0,15€/kWh

Potrebna energija znaša: Wt=45K 4190 J/kg K 300kg=56565000 Ws=15712,5 Wh=15,7 kWh

Letno: 15.7 365 =5730 kWh.

13

Stroški, če ogrevamo vodo z električnim grelcem

Strošek na dan če ogrevamo vodo z el. grelcem je

SD=terifa Wt=0,15€/kWh 15,7 kWh = 2,35 €/dan

Strošek grelca na mesec je: SM= SD 30dni = 70,5 €/mesec

Strošek grelca na leto je= SL= SM 12 mesecev = 846 €/letno , zelo potratno

Strošek ogrevanja STV s SSE:

Na streho montiramo 3SSE. Če predpostavimo, da znaša povprečni letni donos energije za

kvaliteten kolektor 700kWh/m2 znaša skupna toplotna energija pridobljena s tremi SSE (za

1SSE vzamemo cca. 2m2, torej tipične dimenzije 1mx2m):

Wt=3 700kWh/m2 2m2= 4200kWh pridobljene toplotne energije na leto.

Potrebujemo samo jo še dodatnih (5730 kWh - 4200kWh) , 1530 kWh. Če razliko kWh dogrevamo s kurilnim oljem (kar je sicer potratno) dobimo:

S=T Wt=0,09 €/kWh 1530kWh= 137€; Prihranek glede na ogrevanje z el. grelcem torej znaša: 846 € - 137€ = 709€ letno Investicija bi bila povrnjena v cca 3,5 let (če ostalo potrebno toploto pridobimo s KO3) kar je ugodno. Če razliko toplote pridobimo z el. grelcem:

S=T Wt=0,15 €/kWh 1530kWh= 229€; prihranek= 617€, Potem se investicija povrne v cca. 2500€/617€= 4 letih, kar je še vedno dobra naložba.

Stroški ogrevanja sanitarne vode s toplotno črpalko (TČ):

TČ ima podatke: Priključna moč PP=600W, grelna moč PG pa znaša 1850W, voda se segreje iz

10C na 50 v času 7.5 h (ob temperaturi okolice 15C).

WtTČ = PP t = 600W 7.5h = 0.6kWh 7.5h = 4.5kWh

Strošek na dan če ogrevamo vodo s TČ je SDTČ=T WtTČ = 0,12€/kWh 4.5kWh=0,54 €/dan

Strošek TČ na mesec je: SMTČ= SDTČ 30dni = 16,2 €/mesec

Strošek TČ na leto je= SL= SM 12 mesecev = 194,4 €/letno

Prihranek na leto torej znaša: 648 € - 194 € = 652€

Prihranki so še večji, če upoštevamo še en varčevalen ukrep in TČ napajamo z električno

energijo le pri manjši tarifi (MT, od 22.00 do 6.00 ure).MT je 49,6% cenejša od višje dnevne

tarife (VT).

Cena TČ za ogrevanje sanitarne vode znaša cca. 2000€. Subvencija Eko sklada za leto 2011

znaša 250€. Investicija se torej povrne v 1750/652 = 2,7 let, kar je izredno kratek čas.

Sklep:

Pri trenutnih cenah elektrike, je najbolj ekonomična izbira TČ za ogrevanje sanitarne vode. A

električna energija se draži in prav kmalu bo tudi ta trenutna prednost v ceni na strani SSE.

3 KO – Kurilno olje

14

Gradniki solarnega ogrevalnega sistema

Glavni elementi solarnega sistema

- Sončni kolektor (vakumski ali ploščati) - Hranilnik tople vode - Obtočna črpalka - Regulator - Ekspanzijska posoda (zaprt sistem) ali iztočna posoda (odprt sistem)

Hramba energije poteka v centralnem hranilniku, na katerega so vezani proizvajalci toplote (solarni sistem, konvencionalni toplotni viri) in potrošniki (sanitarna voda, ogrevanje prostorov). Hranilnik hkrati tvori tudi hidravlično kretnico v sistemu. Lahko ločimo tri naraščajoče temperaturne nivoje (ogrevanje prostorov, sanitarna voda, in voda za ogrevanje sanitarne vode),

15

ki naj bi bili v hranilniku toplote kolikor je le mogoče ločeni med seboj. Ogrevanje sanitarne vode zahteva najvišji temperaturni nivo v nizkotemperaturnih ogrevalnih sistemih.

Slika 5: Tipična vezava SSE na grelnik sanitarne vode z vsemi potrebnimi elementi

Iztok za vročo sanitarno vodo - preko toplotnega izmenjevalca ali neposredno iz hranilnika tople vode - mora biti vedno na vrhu, da je zagotovljena vroča voda. Dovod hladne vode pa je vedno v najnižji točki hranilnika, kjer se nahaja najbolj hladna voda. Med tema dvema točkama leži temperaturni razpon vode za različne namene ogrevanja. Priključitev konvencionalnega kotla mora biti izvedena na takšen način, da je vtok vroče vode v območju priprave sanitarne vode in je ogrevanje sanitarne vode prednostna naloga. Vtoki ostalih toplotnih porabnikov morajo biti tako izvedeni, da ni nevarnosti za shladitev vročega pasu za oskrbo s sanitarno vodo v zalogovniku. Prav tako mora biti iztok ogrevalnega kotla vedno nad temperaturnim pasom mrzle vode. Ta pas je namenjen samo solarnim kolektorjem in omogoča, da dovedemo v kolektorje čim bolj hladno vodo, saj s tem dosežemo večji izkoristek sončne energije. Priključitev različnih kotlov na konvencionalne energetske vire ne zahteva večje spremembe na hranilniku energije. Ker so vsi kotli vezani preko hranilnika toplote, moramo prilagoditi samo položaj tipala za zahtevo in geometrično višino iztoka v odvisnosti od vrste kotla in kuriva. Bistveno je, da ne dajemo prednosti posameznim sklopom sistema, ampak da se vedno osredotočimo na učinkovitost celotnega sistema (najmanjša možna poraba ogrevalne energije).

16

Iztočni oz. drain-back sistem

Pri odprtem sistemu se voda po izklopu obtočne črpalke izteče v iztočno posodo, tako da so cevi prazne. To je dobro zaradi pregretja in zmrzali vode v obtočnih ceveh.

Slika prikazuje odprt/iztočni oz. drain-back sistem, pretoka vode Pri zaprtem sistemu je namesto iztočne posode, ekspanzijska ali raztezna. V njej je meh ta se raztegne glede na pritisk ki ga povzroči vroča voda, za zmrzal pa natočimo glikol (»antifriz«) v obtočne cevi.

17

Gradniki solarnega sistema v kurilnici

Analogni termometri povratnega

in dvižnega voda

Hranilnik tople vode z vgrajeno toplotno črpalko

Regulator SELTRON Ventil pretoka

El.mešalni ventil obtočna črpalka GRUNDFOS SOLAR

18

Sprejemniki sončne energije – sončni kolektorji

Sončni kolektor Sončni kolektorji so naprave za zbiranje sončne energije (sončnega sevanja). Sončni kolektorji

prenašajo prejeto energijo na prenosni medij, običajno je to voda ali mešanica vode in sredstva proti

zmrzovanju. S cevno povezavo so sončni kolektorji povezani na sprejemnik oziroma hranilnik toplote.

Sončne kolektorje najpogosteje uporabljamo za segrevanje sanitarne vode. Kadar je zbiralnik toplote

na nižjem mestu kot so sončni kolektorji je potrebna prisilna cirkulacija s obtočno črpalko. Za

krmiljenje obtočne črpalke se uporabljajo diferenčni termostati in regulatorji.

Primerjava različnih vrst SSE

Razlike med klasičnimi ploščatimi kolektorji

Nezastekljeni kolektorji

V večini primerov se uporabljajo le za poletno ogrevanje bazenov.

Ploščati sončni kolektorji s absorberjem prebarvanim s črno barvo

Ti kolektorji spadajo po tehnologiji izdelave v starejšo generacijo in so v primerjavi s

sodobnimi manj učinkoviti.

Ploščati sončni kolektorji s absorberjem prekritim s selektivnim nanosom

To so olpščati kolektorji nove generacije in so trenutno po učinkovitosti i izkoristkih solarne

energije v samem vrhu. Omogočajo do 95% absorbcijo toplote, ob enem pa tak sistem daje

dobre izkoristke sončne energije tudi v manj ugodnih razmerah. Razlike v kakovosti med

posameznimi proizvodi se kažejo v zatesnitvi in izoliranosti kolektroja.

Slika 6: Detajl ravnega-ploščatega SSE.

19

Razlike med vakumskimi kolektorji

Vakumski kolektorji – sistem cev v cevi

Cevni vakumski kolektor 'cev v cevi' je zgrajen na osnovi dveh koncentrično nameščenih

steklenih cevi, ki sta ena v drugi. V prostoru med njima je vakum. Zunanja površina notranje

cevi je prekrita s toplotno absorbcijsko snovjo in vsebuje grelno tekočino. Tekočina za prenos

toplote se na ta način segreva razmeroma ekonomično, vakum pa zagotavlja majhne

toplotne izgube. Glavne slabosti takega sistema so, da kolektor ne zdrži bistvenega nadtlaka,

zato običajno ne more delovati v sistemu zaprte zanke. Zbrana sončna toplota mora potovati

tudi skozi steno notranje steklene cevi, zaradi slabe prevodnosti je izkoristek slabši kot pri

kolektorjih z enoslojnimi cevmi. V pogojih visoke vsebnosti kalcija in drugih mineralov v

vodovodnem omrežju se na steklenih ceveh nabirajo usedline, ki postopoma zmanjšujejo

učinkovitost kolektorja.

Vakumski kolektorji – sistem 'U –cevi'

Za obsorbcijo sončne energije ta princip še vedno uporablja dvojne steklene cevi z mnogimi

slabostmi te zasnove. Namesto grelne tekočine neposredno v notranji stekleni cevi ima ta

vrsta kolektorjev bakreno cev v obliki črke U, napolnjeno z grelno tekočino. Kovinjska folija,

ki je v toplotnem stiku s površino notranje steklene in hkrati z bakreno U-cevjo, med njima

prenaša toploto. Prednost tega vakumskega kolektorja je v tem, da je v slabših pogojih bolj

učinkovit od klasičnih kolektorjev in da lahko deluje v sistemu zaprte zanke. Slabost je v tem,

da se zaradi majhnega notranjega premera U-cevi, v njih nabirajo usedline. Kovinska folija je

le v dotiku z notranjo steno steklene cevi. Tak koncept prenosa toplote iz steklenih cevi na U

cev preko kovinske folije je najšibkejši člen tega tipa vakumskih kolektorjev.

Vakumski kolektorji nove generacije – sistem 'heat-pipe'

Narejeni so kot dolga termos steklenica z dvojno stekleno steno. Zunanja stena je prozorna, notranja pa črna, vmes pa brezzračen prostor, ki je idealen toplotni izolator. V notranji cevi je kovinski absorber z bakreno cevko. V toplotni cevi cirkulira poseben nosilni medij toplote, ki zmore prehode iz tekočega v plinasto stanje in obratno že pri zelo nizkih temperaturah. Tekočina v cevki se ob segrevanju upari. Para se dvigne in preko kovinskega stika odda toploto na cev, ki vodi vročo vodo v hranilnik. Toplotna cev je torej zaključena s kondenzatorjem, ki prek toplotnega izmenjevalnika oddaja toploto solarnemu mediju in pri tem kondenzira. Para v cevki, ki kondenzira steče na dno cevke. Postopek se ponavlja, dokler sije sonce.

20

Prednosti

- delujejo že ob svetlejših oblakih in ob hudem mrazu - na okrogel absorber padajo sončni žarki dalj časa pravokotno - praznitev ob izklopu črpalke v iztočnem sistemu je zelo hitra

- Enaka površina da letno ca 30 % več energije, ob slabih pogojih tudi nekajkrat več.

Sončna energija, ki

jo vsrka zbiralnik

Prenos toplote prek kondenzatorja

Voda zavre pri okrog

30oC, se upari in

dvigne do

izmenjevalnika, tam se

ohladi in spet spusti

na dno (kondenzaciji) Vročina, ki jo absorbira

toplotna cev

21

Slika 7: Primerjava izkoristkov klasičnih in vakumskih kolektorjev.

Slika prikazuje primerjavo vakumskih in ploščatih sončnih kolektorjev glede na povprečno

segreto temperaturo v določenem mesecu. Iz grafa je razvidno da je vakumski kolektor

primernejši za prehodna obdobja ko je obsevanost z soncem na zemljo manjša. Medtem ko v

poletnih obdobjih ko je sonca na pretek ni bistvene razlike.

Slika 8: Krivulja učinkovitosti vakumskih in ploščatih kolektorjev

Slika prikazuje primerjavo izkoristka vakumskih in ploščatih sončnih kolektorjev. Iz katere je

razvidno da ima Apricus vakumski kolektor, katerega imamo tudi mi na strehi, večji izkoristek

pri nižjih temperaturah ozračja in obsevanja kot ploščati.

22

Primer Hite Pipe sončnih kolektorjev s suhim spojem GreenLand

Najpomembnejši sestavni del za vsak vakuumski sončni kolektor je njegova steklena vakuumska cev. V njej je pet osnovnih gradnikov, katerih naloga je absorbiranje sončnega sevanja in pretvarjanje le-tega v toploto. Prirobnica na vrhu vakuumske cevi kolektorja je privarjena neposredno na steklo, brez tesnil, ki so najpogostejši vzrok izgube vakuuma. Kondenzator Heat Pipe se zaključuje s kondenzatorjem, ki obenem služi kot suhi toplotni spoj s toplotnim zbiralnikom.

Heat Pipe (Toplotna Cev) Heat Pipe je kovinska cev, napeljana po vsej dolžini absorberja. To je toplotno visoko prevoden element s specifično toplotno prevodnostjo, 4.000-8.000 krat višjo od srebra, toplotno najbolj prevodne kovine. Prenos toplote iz absorberja skozi Heat Pipe in nadalje do ogrevane tekočine v toplotnem zbiralniku, nameščenem na vrhu kolektorja, zagotavlja poseben medij, ki zmore prehode iz tekočega v plinasto stanje in obratno že pri zelo nizkih temperaturah. Absorber Izdelan je iz visoko čistega aluminija. Namenjen je zbiranju in prenosu sončne toplote. Odlična toplotna prevodnost in nizka toplotna vztrajnost sta tisti lastnosti, ki bistveno pripomoreta k visoki učinkovitosti v vseh delovnih pogojih. Površina absorberja, obrnjena proti soncu, je obdelana s posebno prevleko z visokim absorbcijskim in nizkim sevalnim količnikom. Steklena cev Izdelana je iz 2,5 mm debelega borosilikatnega stekla, ki ima visoko odpornost proti udareem. Brez poškodbe zdrži udarce toče premera do 3,5 cm, celo če ta pada pravokotno na stekleno cev. Nizka vsebnost železa zagotavlja odlično prosojnost za sončno svetlobo. Steklena cev vzdržuje vakumirano okolje absorberja in ga trajno varuje pred vremenskimi vplivi. Visoki vakuum

Steklena cev Greenland Systems® je izpraznjena do stopnje vakuuma 1

tisočine Pa, kar skoraj popolnoma prepreči izgube toplote zaradi

konvekcije. Tako imenovani odjemniki iz barijeve snovi v notranjosti

vakuumske cevi zagotavljajo dolgotrajno stabilnost visokega nivoja

vakuuma.

23

Primer vakumskega kolektorja Apricus

Apricus vakumski kolektor uporablja vakuumske cevi iz dvojne steklene stene, katere

notranjost je premazana z absorberjem sončne svetlobe. Vsaka cev je opremljena z

kovinskim pločevinastim prenosnikom toplote, ki služi dvema namenoma:

1. da pomaga prenašati toploto s steklene cevi

2. da omogoča prenašati bakreni grelni cevki toploto, s tem da je trdno v stiku z notranjo

steno steklene vakuumske cevi.

Tudi bakrene grelne cevke so vakumirane in vsebujejo majhno količino destilirane vode, ki

zaradi vakuuma pri nizkih temperaturah, manjših od 30 stopinj, zavre in se upari. Odlične

rezultate pri prenosu toplote omogočajo bakrene grelne cevke, ki prenašajo toplotno

energijo iz notranjosti steklene vakuumske cevi na glavo kolektorja.

Glava kolektorja ima dve 18 mm bakrene cevi, ki imata med sabo bakrene tulce, trdno

spajkane med njima. Ti dve 18 mm cevi sta oblikovani tako, da se v čim večji meri dotikata

teh tulcev, da bi se povečala kontaktna površina prenosnika toplote. Poleg tega vijugasta

oblika cevi v glavi kolektorja povzroča turbulentni tok vode in tudi s tem prispeva prenos

toplote. Bakrene grelne cevke se vstavijo v tulce glave, ki so zožane na koncu, da omogočajo

trden kontakt in najboljši mogoči prenos toplote. Sama glava kolektorja in cevi v njej so

izolirane s stisnjeno (cca. 70kg/m3) stekleno volno in zaprte s 0,8 mm aluminijasto zunanjo

škatlo.

Slika 9: Zgradba izbranega cevnega kolektorja Apricus.

24

Slika 10: Podatki za izbran vakumski napredni sončni kolektor.

Velikost kolektorja 45 cevi

Celotna dolžina (mm)1 1980

Celotna širina (mm) 3196

Višina pravokotno nad streho (mm) 156

Absorpcijska površina (m2) 3,2

Površina celotnega premera cevi – odprta povšina4 3,88

Skupna površina (m2) 6,52

Masa praznega kolektorja (kg) 144

25

26

Primer katalognih podatkov za ploskovni (ploščati) sončni kolektor

PROSUN TS 201

27

28

Solarni regulatorji

Ena izmed pomembnejših komponent solarnega sistema je učinkovita regulacija. Naloga

regulatorjev sončnega ogrevanja je, da sončno energijo, ki jo sprejmejo SSE izkoristi na

najbolj gospodaren način, po potrebi vključuje dodatne vire gretja, odreja prioriteto

akumulacije in preprečuje pregrevanje vode.

Ločimo regulatorje celotnega ogrevalnega sistema (zvezno vremensko vodeni regulatorji), ki

nadzirajo celoten sitem ogrevanja kurilnice z vsemi gradniki toplotnega sistema ter

diferenčne regulatorje, katerih vloga je vklapljanje črpalk in grelnih virov ob danih pogojih

delovanja toplotnega sistema (tipičen primer so solarni regulatorji v sklopu solarnega

sistema).

Sodobni regulatorji uravnavajo delovanje števila vrtljajev črpalke, kar pomeni da je hitrost

potovanja medija skozi SSE nadzirana. Manjše kot je osončenje, dalj časa potuje medij skozi

SSE in obratno.

Elektronika torej vseskozi 'bedi' nad temperaturami vode, vode v zalogovniku , kolektorjev,

ter zagonom obtočne črpalke. Skrbi tudi za pregretje in zmrzal kolektorjev.

V nadaljevanju je opisan regulator podjetja Seltron.

Slika 11: Izgled montiranega diferenčnega regulatorja podjetja Seltron ND3

Zmogljivosti regulatorja

- enostavna nastavitev z izbiro hidravlične sheme - digitalna nastavitev želenih temperatur in parametrov delovanja - hitra nastavitev želene temperature - modulacija delovanja obtočne črpalke ( pri ND3+) - periodični zagon črpalk in preklopnih ventilov v neaktivnem obdobju - zaščita kolektorjev in grelnika sanitarne vode pred pregrevanjem - zaščita kolektorjev pred zmrzovanjem - možnost priklopa 5-ih tipal vrste PT1000 ali KTY10 - 5 izhodov, 4 relejski 1 digitalni(optosklopnik)

29

Opis in nastavite regulatorja Seltron

Spodaj vidimo kratek opis zunanjosti in funkcijskih tipk iz proizvajalčevega navodila.

30

Slika 12: Ohišje regulatorja in ožičenje s temperaturnimi tipali

Slika nam prikazuje spodnje ohišje v katerega vstavimo regulator, ter električne sponke in prevezave.

31

Na regulator so spojene 3 sonde oz. tipala, vrste PT1000, T1,T2 in T3. Dve sta nameščeni v zalogovnik, T2 spodaj in T3 zgoraj ter T1 fizično na kolektor izstopne vode.

Slika 13: Temperaturni tipali (tulki) T2 in T3 pred montažo v grelnik sanitarne vode.

Slika 14: Mesto temperaturnega tipala na SSE T1.

32

Zalogovniki toplote

Zakaj je pomemben zalogovnik toplote

V sodobnih ogrevalnih sistemih se vedno več uporabljajo hranilniki toplote. Osnovna funkcija

hranilnika je shranjevanje presežne energije, ki jo proizvede kotel (največkrat na biomaso) ali

drugi generatorji energije (SSE, TČ).

Varčno delovanje ogrevalnega sistema temelji na tem, da kotli in drugi generatorji toplote

čim dlje časa delujejo pri nazivni obremenitvi, kjer dosegajo najboljši izkoristek delovanja in

najdaljšo življensko dobo. Da lahko dosežemo tak način delovanja potrebujemo torej

zalogovnik toplote, ki prevzema presežek toplote ko toplotni vir obratuje in pomeni rezervni

vir toplote ko toplotni vir več ne obratuje. Tako se presežna energija odvaja v hranilnik

toplote in jo tam shranimo do trenutka, ko jo potrebujemo za ogrevanje prostorov ali

sanitarne vode.

Za solarne sisteme, ki so namenjeni pripravi STV, se običajno uporabljata dva vgrajena

prenosnika toplote t.i. bivalentni hranilnik.

Slika 15: Hranilniški sistemi podjetja Weishaupt.

Prva slika predstavlja bivalentni (dvojni) ogrevalnik vode. Vstopna temperatura solarnega

kroga na dnu je lahko nizka, kar povečuje izkoristek delovanja SSE.

Na drugi sliki je prikazan hranilnik energije ki deluje s solarnim sistemom za podporo

ogrevanju in pripravo STV. Na hranilnik lahko priključimo več drugih virov toplote (kotel na

drva, itd.).

33

Nov napredni sanitarni zalogovnik Optima podjetja Seltron

Zalogovnik toplote ima dva izmenjevalnikoma in pretočnim grelnikom sanitarne vode

Prikazan napredni hranilnik toplote služi za shranjevanje presežne energije pridobljene s

pomočjo različnih toplotnih virov.

Slika 16: Zalogovnik Optima

Potrošna sanitarna voda se sproti ogreva v posebnem orebrenem izmenjevalniku toplote iz

nerjarvečega jekla.

Slika 17: Popolno razslojevanje ogrete vode.

Nov univerzalni hranilnik je zasnovan tako, da omogoča popolno razslojevanje ogrete vode,

kadar nimamo na razpolago dovolj energije, npr. pri solarnih kolektorjih, da bi segreli celoten

hranilnik na želeno temperaturo. V tem primeru najprej segrevamo do želene temperature v

zgornji coni hranilnika nato vso razpoložljivo energijo dovajamo v spodnjo cono hranilnika in

služi za pomoč pri ogrevanju prostorov. Tako dobimo v vrhnjem delu vedno ogreto vodo do

želene temperature za ogrevanje sanitarne vode, v spodnjem pa se hrani vsa ostala

razpoložljiva toplota.

34

Slika 18: Orebran izmenjevalec za ogrevanje sanitarne vode.

V hranilniku je vgrajen poseben valovit izmenjevalec toplote iz nerjavečega jekla, ki je

nameščen v osrednjem delu hranilnika in služi sprotnemu segrevanju potrošne sanitarne

vode. Obseg in površina izmenjevalca sta optimalno usklajenam, da zagotavljata potreben

učinek v vsakem trenutku. Efekt omogoča valovita oblika cevi, ki pri pretoku vode ustvarja

turbolence, ki onemogočajo odlaganje vodnega kamna in se tako pri pretoku vode skozi cev

redno izpirajo. Protikorozijsko zaščito zalogovnika in izmenjevalca zagotavlja nerjevače jeklo,

tako da nameščanje dodatnih anod ni potrebno.

Prednosti orebrane oblike so:

- Izpiranje delcev

- Zmanjšano odlaganje vodnega kamna

- Hitrejši prenos toplote

- Nastanek legionele je minimalen

Sistem je oblikovan tako, da se ogrevanje sanitarne vode vrši sproti, to je po dejanski porabi

vode. To praktično pomeni, da v bistvu v hranilniku ni idealnih razmer za razvoj bakterij

legionele kot na primer v klasičnih grelnikih sanitarne vode.

Slika 19: Hidravlična shema priključitve zalogovnika toplote v sistem za ogrevanje sanitarne vode in podpora

ogrevanju (TČ, kotel na biomaso, solarni sistem s SSE, zalogovnik tolote, mešalni ogrevalni krog)

35

Primer ponudbe solarnega seta Prosun

Slika 20: Ponudba solarnih setov Prosun

36

Membranske posode za izenačevanje pritiska (raztezna

posoda)

Ena od osnovnih podpornih komponent ogrevalnega sistema je raztezna posoda. V zaprtih ogrevalnih

sistemih služi za prevzem raztezka vode zaradi spremembe temperature v ogrevalnem sistemu. Pri

segrevanju se voda razteza in da ne bi prišlo do prekomernega povečanja tlaka in izgube vode prek

varnostnega ventila, se presežen volumen vode shrani v raztezni posodi. Tako pri ohlajanju ne pride

do škodljivega vnosa zraka v ogrevalni sistem, kot se pogosto zgodi v primeru okvare raztezne

posode.

Raztezno4 posodo oz. napravo za sprejemanje razteznega volumna potrebujejo vsi sistemi s

spremenljivo temperaturo medija in sicer:

1. Zaprti sistemi centralnega ogrevanja 2. Solarni sistemi ogrevanja 3. Naprave za pitno in uporabno vodo 4. Klimatske in hladilne naprave

Slika 21: Raztezne posode za ogrevalne, sanitarne in solarne naprave.

Za ogrevalne in hladilne naprave znaša tipični tlak 3 bare, maksimalna temperatura znaša 90C; za

sanitarne naprave znaša maks. tlak 10 barov ter za solarne naprave 6 barov.

Zaprte ekspanzijske posode so varnostna oprema za napravo, v kateri tekoč prenosnik toplote

večinoma voda – služi za prenos toplote oziroma hlajenje od proizvajalca k porabniku. Posoda je

sestavljena iz dveh komor, plinske in vodne, ki sta med seboj ločeni s kakovostno membrano.

V eksp. Posodi je za približno 20% vode.

Eksp. posoda sprejema v membrano nastajajoči raztezni volumen.

Eksp. posoda je prevzela celotno raztezno prostornino (maks. lahko prevzame do 50% prostora posode.

Slika 22: Ekspanzijska posoda med obratovanjem

4 Rečemo jim tudi ekspanzijske posode

37

Dimenzioniranje solarnih sistemov

Določitev potrebnega števila SSE

Dimenzioniranje cevnega sistema

Nastavitev pretoka in delovnih parametrov

38

Primeri uporabe in priključitev SSE

Priključitev SSE na solarno toplotno črpalko

Ogrevanje sanitarne vode s SSE, ki so priključeni na solarni grelnik sanitarne vode s toplotno

črpalko.

Slika 23: Primer postavitve solarne toplotne črpalke

39

Sodobne hidravlične vezave

Vezave SSE5, grelnik sanitarne vode in dogrevanja z el. grelcem

Vezave SSE za ogrevanje vode bazena

5 (SSE) Sprejemnik sončne energije

40

Vezava SSE6, GSV7 in odvzem toplote v primeru pregrevanja SSE

Vezava SSE na GSV 1 in prenos toplote na GSV 2

6 (SSE) Sprejemnik sončne energije

7 (GSV) Grelnik sanitarne vode

41

Vezava SSE, grelnik sanitarne vode in toplotne črpalke

Vezava SSE in dveh grelnikov sanitarne vode z dvema črpalkama

42

Vezava SSE obrnjenih na vzhod in zahod na grelnik sanitarne vode ter

izvedba samodejnega preklopa s pomočjo tripotnega mešalnega

ventila

Vezava SSE obrnjenih na vzhod in zahod na grelnik sanitarne vode ter

izvedba samodejnega preklopa s pomočjo dveh črpalk

43

Vezava SSE na hranilnik toplote z vgrajenim grelnikom

sanitarne vode in izvedbo mešalnega ogrevalnega kroga

ogrevanja

Motorni pogon za mešalne ventile

44

45

Montaža SSE

Montažo izvedemo po naslednji tipični shemi ki je prikazana na Slika 24: Tipalo temperature

mora biti nameščeno v brezno, ki je kar se da blizu izstopne cevi kolektorja. Obvezno pri

montaži tipalo namažemo zs termo silikonsko pasto, s čimer zagotovimo boljšo prevodnost

prehajanja toplote. Prav tako morajo biti izbrani materiali odporni proti visoki temperaturi

(do 250C). To velja za tipalo samo, materiali tesnil in izolacija.

Slika 24: Montaža SSE po tipični shemi

46

Napotki za montažo

Montažo mora obvezno opraviti ustrezno usposobljeno specializirano osebje. Obvezno je uporabljati le

material, ki je zajet v dobavi. Nosilni okvir in pritrditev k gradbeni konstrukciji mora obvezno oceniti strokovnjak

statik glede na dejanske razmere na mestu samem.

Statika

Kolektor mora biti nameščen izključno le na površino strehe, ali na okvir zadostne trdnosti. Pred montažo

kolektorjev mora nosilnost in trdnost strehe ali nosilnega okvira preveriti strokovnjak statik na mestu samem.

Pri preverjanju je potrebno predvsem preveriti ustreznost nosilnega okvira glede na nosilnost vijačnih povezav

za pritrditev kolektorja. Preverjanje nosilnega okvira s strani strokovnjaka za statiko je potrebna predvsem v

krajih z obilo snega in močnim vetrom. Upoštevati je torej treba vse predvidene pogoje na mestu montaže

(sunki vetra, nastajanje vrtincev, ipd.), ki lahko povečajo obremenitve na konstrukcijo nosilnega okvira.

Zaščita proti streli

Kovinske cevi solarne napeljave morajo biti povezane z glavnim vodnikom strelovoda za kompenzacijo

potenciala z bakrenim vodnikom (rumeno/zelenim) preseka najmanj 16 mm2 (Cu - H07 V-U ali R). Če je že

nameščen strelovod, se kolektorji lahko priključijo obstoječi napeljavi strelovoda. Drugače pa je mogoče izdelati

ozemljitev z vkopanim ozemljitvenim kablom. Ozemljitvena napeljava mora biti izdelana zunaj stavbe.

Ozemljitveni kabel mora biti s palico za kompenzacijo potenciala povezan s kablom enakega preseka.

Povezave

Kolektorji morajo biti zaporedno povezani s spojnimi priključki in tesnili. Če za povezavo niso uporabljene gibke

cevi, je v napeljavo potrebno vgraditi naprave za kompenzacijo temperaturnih raztezkov (dilatacijska kolena,

gibke cevi). V takih primerih je zaporedno mogoče povezati največ 6 kolektorjev. Potrebno je preveriti, ali so

ploska tesnila pravilno nameščena v pripadajoča ležišča. Med privijanjem priključka s kleščami ali ključem je

drugo stran spoja potrebno pridržati s ključem, da se sprejemnik toplote ne bi poškodoval. Vse cevi hidravlične

napeljave morajo biti izolirane skladno z veljavnimi predpisi. Izolacija mora biti zaščitena pred atmosferskimi

vplivi in napadom živali.

Nagib kolektorjev

Nagib kolektorja je omejen med najmanj 15° in največ 75°.

Med montažo napeljave odprtine za prezračevanje in izločanje zraka ne smejo biti zaprte. Vsi priključki

kolektorjev, kakor tudi odprtine za prezračevanje in izločanje zraka morajo biti zaščitene poti umazaniji, kot

so npr. nalaganje prahu ipd. V napeljavah za pretežno poletno uporabo (segrevanje sanitarne vode) kolektor

namestite v smeri vzhod-zahod z nagibom med 20 in 60°. Idealna je usmeritev kolektorja proti jugu in nagib, ki

je enak geografski širini kraja -10°.Če pa je namen uporabe predvsem zimski (napeljave za ogrevanje in

segrevanje sanitarne vode) kolektor usmerite proti jugu (jugovzhodu, jugo-zahodu) z nagibom več kot 35°C.

Idealna je usmeritev na jug z nagibom, ki je enak geografski širini kraja +10°.

Izpiranje in polnjenje

Zaradi varnosti je polnjenje tekočine dovoljeno le, kadar ni sonca.

Na področjih, kjer zmrzuje, je v ploskih kolektorjih obvezna uporaba mešanica 40% glikola v vodi.

Glikol je v vodo potrebno zmešati pred polnjenjem.

Če napravo pred polnjenjem izpiramo, pazimo na ostanke vode v kolektorju, ki bi lahko zmrznila.

47

Izločanje zraka

Zrak je potrebno izločiti:

Pred predajo napeljave v uporabo (po opravljenem polnjenju tekočine).

Pozorno preveriti, ali je iz napeljave izločen ves zrak.

Nevarnost opeklin s tekočino v kolektorjih

Ventil za izločanje zraka odpremo le, če je temperatura tekočine v kolektorju nižja od 60°C. Ko napeljavo

odzračimo, kolektoji ne smejo biti segreti. V vsakem primeru kolektorje pokrijemo in jih nato odzračimo, če le

mogoče zjutraj.

Kontrola tekočine v kolektorjih Tekočino v kolektorjih je potrebno preveriti vsaki 2 leti. Preveriti odpornost proti zmrzovanju in kislost pH.

Tekočino preveriti z refraktometrom ali merilnikom gostote (nominalna vrednost ~ -30°C). Če je presežena

vrednost -26°C, tekočino zamenjati ali dodati.

Preveriti pH z lakmusovim lističem (nominalna vrednost ~ 7,5): če je vrednost pod mejno vrednostjo 7,

priporočamo zamenjavo tekočine.

Polnjenje napeljave

Pred predajo napeljave v uporabo je potrebno opraviti naslednje:

1 - IZPIRANJE NAPELJAVE IN PREIZKUS TESNJENJA Če so bile uporabljene bakrene cevi in so bile trdo lotane, je napeljavo potrebno izprati topila lotanja. Nato pa opraviti preizkus tesnjenja.

Sončni kolektor mora biti takoj napolnjen z mešanico vode in glikola, saj je v njem po pranju še vedno voda (nevarnost zmrzovanja).

2 - VNAPREJŠNJE MEŠANJE VODE IN GLIKOLA Glikol se dobavlja ločeno v posodah, pred polnjenjem ga je potrebno v posebni posodi zmešati z vodo v razmerju npr. 40% glikola in 60% vode za odpornost proti zmrzovanju do -21°C.

Glikol Temperatura Gostota

50% -32°C 1,045 kg/dm3

40% -21°C 1,037 kg/dm3

30% -13°C 1,029 kg/dm3

Propilenski glikol je posebej namenjen za solarne napeljave, saj zaščitne lastnosti ohrani v območju temperature od -32 do 180°C. Poleg tega je nestrupen, biološko razgradljiv in biološko združljiv.

V napeljavo ne polnite čistega glikola, in šele potem vodo.

Ne uporabljajte ročnih ali avtomatskih naprav za polnjenje.

Če je v vodi visoka količina klora, polnjenje uporabite destilirano vodo.

V napeljavi naj bo tlak 3 bar. Zapreti protipovratni ventil (A) in ventile za izločanje zraka, ki ste jih prej odprli, da bi preprečili nadaljnje uparjanje tekočine v napeljavi.

Napeljave ne polnite, kadar je močno sonce, ali so kolektorji segreti.

48

Slika 25: Polnjenje naprave

Kontrola opravljene montaže SSE

Po opravljeni montaži opraviti kontrole, ki so navedene v tabeli:

OPIS V REDU

Napeljava kolektorja

Tlak, ko je hladen 3 bar

Kontrola tesnjenja tokokroga kolektorjev

Kontrola varnostnega ventila

Tekočina preverjena do temp.— °C

pH tekočine pH =

Odzračenost tokokroga kolektorjev

Kontrola pretoka 30 l/m

Protipovratni ventil deluje

OPIS V REDU

Sončni kolektorji

Pregled kolektorjev

Po potrebi čiščenje kolektorjev

Pregled pritrditve kolektorjev

Pregled vodotesnosti strehe

Pregled izolacije

49

Delo na šolskem poligonu SŠTS

Slika 26: Pogled v kurilnico na šolskem poligonu

Slika 27: Pogled na zelo učinkovit zalogovnik toplote podjetja Sonnenkraft (pretočni grelnik sanitarne vode).

50

Slika 28: Montaža SSE na strehi šolskega poligona.

51

Slika 27: Nastavitev parametrov regulatorja na zalogovniku toplote Sonnenkraft.

52

Zaključek

Štiričlanska družina porabi za pripravo STV cca. 4000 kWh/a (na leto) energije oz. okoli 50l

vode segrete na 60C na osebo. Tolikšno količino je možno pripraviti na varčen ali na

neekonomičen način. Za sistem s SSE za štiričlansko družino zadostuje 6m2 (3-je SSE)

ploščatih SSE in hranilnik toplote 300l z investicijo okoli 2500€ (upoštevana subvencija). S

tem pokrijemo cca. 75% potreb po topli vodi oz. letno pridobimo približno 3000kWh toplote

pri upoštevanju letnega donosa energije za kolektor 500 kWh/m2.

Ugotovil sem, da je pri trenutnih cenah elektrike, najbolj ekonomična izbira nakupa TČ za

ogrevanje sanitarne vode. A električna energija se draži in prav kmalu bo tudi ta trenutna

prednost v ceni na strani SSE. Investicija se povrne v cca. 3. letih.

Pri izbiri solarnih sistemov za ogrevanje moramo biti v poplavi ponudb in neizprosni

konkurenci zelo previdni pri izbiri gradnikov solarnega sistema. Pri odločitvi mora biti v

ospredju kvaliteta, dolgoletne izkušnje in zagotovljen dober servis ob normalni ceni.

Za solarne sisteme se odločimo brez pomisleka tam, kjer je sonca na strehah skozi cel sončni

dan dovolj in za tople kraje. Za mrzle kraje z manj sonca je bolj primerna toplotna črpalka.

Za investitorja je najpomembnejši izkoristek celotnega solarnega sistema na katerega vpliva

tudi strokovna vgradnja sistema, garancija za dele in servisna služba posameznega

proizvajalca.

Viri

Strokovna revija Varčujem z energijo, letnik 5, št.20, št.22, letnik 6, št.27,

Strokovne revije EGES, energetika, gospodarsvo in ekologija, št.2 in 3., 2010

Labudovič Boris, Priročnik za ogrevanje, Energetika marketing d.o.o, , 2006

Tehniški podatki ogrevalnih naprav in pribora:

Podjetje Seltron, vse za varčno ogrevanje doma; http://www.seltron.si/

Podjetje Termotehnika, toplotne črpalke, hladilni sistemi; http://www.termotehnika.com/

Podjetje Eder; membranske posode za izenačevanje pritiska; http://leisach.com/cms/cms/