OSNOVE TERMOSOLARNIH SISTEMOV - Razvoj UPD...Razvoj UPD î ì7« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017 I Radovan Repnik,

»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017

I

Radovan Repnik, univ. dipl. inž.

Andrej Vasle, univ. dipl. inž.

OSNOVE TERMOSOLARNIH SISTEMOV IN VZDRŽEVANJE

STROKOVNO PODROČJE: OBNOVLJIVI VIRI ENERGIJE

Datum objave gradiva: oktober 2017


I

KOLOFON Avtorja: Radovan Repnik, Andrej Vasle

Naslov: Osnove termo solarnih sistemov in vzdrževanje

Elektronska izdaja

Založil: Konzorcij šolskih centrov

Novo mesto, oktober 2017

url: http://www.razvoj-upd.si/wp-content/uploads/2017/07/5.-VZDRZEVANJE-

TERMOSOLARNIH-SISTEMOV-Vasle-Repnik.pdf

Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v

Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani

COBISS.SI-ID=293615616

ISBN 978-961-7046-03-8 (pdf)

To delo je ponujeno pod Creative Commons Priznanja avtorstva – Nekomercialno deljenje pod enakimi pogoji 2.5 Slovenija licenco

http://cobiss.si/

http://cobiss6.izum.si/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=99999&rid=293615616&fmt=13&lani=si


II


III

KAZALO VSEBINE

1. OSNOVNA ENERGETSKA ZNANJA O UPORABI SOLARNE TERMIJE ............................................ 1

1.1 Izkoriščanje sončne energije ..................................................................................................... 1

1.2 Fizikalni pogoji koriščenja solarne energije .............................................................................. 3

1.3 Simboli za tehnični opis solarno termičnih naprav .................................................................. 5

1.4 Lokacija in usmerjenost stavbe ....................................................................................................... 6

1.5 Materiali cevne mreže ................................................................................................................... 7

1.6 Spajanje cevi .............................................................................................................................. 7

1.7 Elementi za izvedbo lotnih spojev................................................................................................... 8

1.8 Postopek spajkanja .................................................................................................................... 9

1.9 Toplotna izolacija cevovodov .................................................................................................... 9

1.10 Medij za prenos toplote ........................................................................................................ 10

1.11 Ekspanzijske posode .............................................................................................................. 11

2. OSNOVNE FUNKCIJE SONČNIH KOLEKTORJEV.......................................................................... 12

2.1 Sončni kolektor kot zbiralnik sončne energije ....................................................................... 12

2.2 Sestavni deli sprejemnikov sončne energije SSE ................................................................... 12

2.2.1 Ploščati kolektor ............................................................................................................... 13

2.2.2 Vakuumski kolektorji ....................................................................................................... 16

2.3 Hranilniki (zalogovniki) toplote ............................................................................................... 17

2.4 Obtočne črpalke ...................................................................................................................... 22

3. ZGRADBA IN DELOVANJE SOLARNEGA SISTEMA ...................................................................... 25

4. POSTAVITEV SPREJEMNIKA SONČNE ENERGIJE ....................................................................... 30

4.1 Varnostni napotki .................................................................................................................... 30

4.2 Osnovni načini postavitve SSE ................................................................................................. 30

4.2.1 Postavitev na poševno streho .......................................................................................... 31

4.2.2 Postavitev v poševno streho ............................................................................................ 31

4.2.3 Postavitev na ravno streho ali ravno površino ................................................................ 32

5. PROJEKTNA NALOGA: ................................................................................................................ 37

6. MONTAŽA KOLEKTORJEV ........................................................................................................... 45

7. ZAGON SISTEMA ........................................................................................................................ 48

7.1 Vzdrževanje sistema ................................................................................................................ 49

7.2 Motnje, vzroki in ukrepi za odpravljanje ................................................................................ 50

8. VIRI IN LITERATURA .................................................................................................................... 52


IV

KAZALO SLIK Slika 1: Leta sončna energija v kWh/m2 ............................................................................................. 1

Slika 2: Mesečno število sončnih ur .................................................................................................... 2

Slika 3: Procentualni delež pridobljene energije ob kontinuirani porazdelitvi globalnega sevanja 5

Slika 4: Spajke ...................................................................................................................................... 8

Slika 5: Bakrene cevi ............................................................................................................................ 8

Slika 6: Fitingi ....................................................................................................................................... 9

Slika 7: Solarni medij .......................................................................................................................... 10

Slika 8: Refraktometer ....................................................................................................................... 11

Slika 9: Delovanje ekspanzijske posode ............................................................................................ 11

Slika 10: Serpetinasti absorber ......................................................................................................... 12

Slika 11: Koeficient absorbcije in emisije.......................................................................................... 14

Slika 12: Bruto površina kolektorja ................................................................................................... 14

Slika 13: Delež sevanja ....................................................................................................................... 14

Slika 14: Poenostavljena shema ohišja ploščatega SSE ................................................................... 15

Slika 15: Osnovni deli ohišja ploščatega SSE v prerezu .................................................................... 15

Slika 16: Vakuumski kolektor ............................................................................................................ 16

Slika 17: Sestava kolektorja ............................................................................................................... 16

Slika 18: Osnovni deli hranilnika tople vode .................................................................................... 18

Slika 19: Hranilnik z vgrajenim prenosnikom toplote ...................................................................... 20

Slika 20: Hranilnik z zunanjim prenosnikom toplote ....................................................................... 20

Slika 21: Karakteristika obtočne črpalke ........................................................................................... 23

Slika 22: Karakteristika cevovoda ...................................................................................................... 23

Slika 23: Delovanje črpalke pri konstantni vrtilni hitrosti ................................................................ 24

Slika 24: Delovanje črpalke pri konstantnem tlačnem padcu – vrtilna hitrost se spreminja ......... 24

Slika 25: Sestavni deli solarnega sistema.......................................................................................... 25

Slika 26: Zaporedna vezava ............................................................................................................... 25

Slika 27: Vzporedna vezava SSE ........................................................................................................ 26

Slika 28: Varnostni ventil ................................................................................................................... 29

Slika 29: Odzračevalni ventil ............................................................................................................. 29

Slika 30: Doprinos kolektorja glede na naklonski kot ...................................................................... 30

Slika 31: Postavitev SSE na poševno streho ..................................................................................... 31

Slika 32: Postavitev SSE v poševno streho ........................................................................................ 32

Slika 33: Določevanje medsebojnega razmika vrst v polju SSE na ravni ploskvi ............................ 33

Slika 34: Priključek SSE na strelovodno napeljavo ........................................................................... 34

Slika 35: Diagram regulacije temperaturne razlike v solarnem toplotnem sistemu ...................... 35

Slika 36: Diagram za izbiro kolektorja ............................................................................................... 39

Slika 37: Določevanje padca tlaka cevnega razvoda ........................................................................ 40

Slika 38: Določevanje padca tlaka v izmenjevalniku toplote ........................................................... 41

Slika 39: Primer enostavne regulacije solarnega toplotnega kroga ................................................ 44

Slika 40: Razdalja pritrditve kolektorja od roba strehe .................................................................... 45

Slika 41: Primer strešnega sidra ........................................................................................................ 45

Slika 42: Škarniško sidro .................................................................................................................... 46

Slika 43: Škarniška prirobnica ............................................................................................................ 46

Slika 45: Ravni kolektor s škarniškim sidrom .................................................................................... 46


V

Slika 44: Vakuumski cevni kolektor s škarniškim sidrom ................................................................. 46

Slika 46: Vakuumski kolektor s škarniškim kavljem.......................................................................... 46

Slika 47: Vakuumski kolektor s škarniško prirobnico ....................................................................... 47

Slika 48: Ravni kolektor s škarniško prirobnico ................................................................................ 47

KAZALO TABEL Tabela 1: Škodljive snovi, ki se sprostijo pri zgorevanju 1 litra kurilnega olja .................................. 2

Tabela 2: Gostota moči sončnega sevanja pri različnih vremenskih razmerah ................................ 3

Tabela 3: Dnevni in letni povprečni globalni obsev na vodoravno ploskev v obdobju 1997-2003 . 4

Tabela 4: Odvisnost količine pridobljene energije v % od odvisnosti od kota nagiba ..................... 4

Tabela 5: Simboli za tehnični opis solarno termičnih naprav ............................................................ 6

Tabela 6: Označevanje cevi iz različnih materialov ............................................................................ 7

Tabela 7: Osnovne lastnosti najpogosteje uporabljenih zmesi vode in glikola .............................. 11

Tabela 8: Možnosti uporabe posameznih izvedb SSE ...................................................................... 13

Tabela 9: Smernice za dimenzioniranje solarnih hranilnikov .......................................................... 18

Tabela 10: Smernice za določanje specifičnih potreb po STV ......................................................... 19

Tabela 11: Ocena kakovosti hranilnika na osnovi specifičnih toplotnih izgub ............................... 22

Tabela 12: Osnovni načini za postavitev SSE .................................................................................... 33

Tabela 13: Optimalen nagib SSE odvisen od obdobja uporbe ........................................................ 34

Tabela 14: Izbira raztezne posode .................................................................................................... 43

Tabela 15: Vzdrževalna delo po intervalih ....................................................................................... 50

Tabela 16: Motnje, vzroki in ukrepi pri delovanju naprave ............. Napaka! Zaznamek ni definiran.


VI

KRATEK POVZETEK Povzetek:

Udeleženec pridobi osnovna energetska znanja o uporabi solarne termije. Spozna osnovne funkcije sončnih kolektorjev. Sestavlja in montira gradnike termosolarnega sistema. Izvede sistem priprave STV z uporabo solarnega sistema. Upravlja in vzdržuje termosolarne sisteme.

Ključne besede:

sprejemnik sončne energije, sončno sevanje, priprava tople sanitarne vode, solarni medij,

obnovljivi viri energije, varovanje okolja


1

1. OSNOVNA ENERGETSKA ZNANJA O UPORABI SOLARNE TERMIJE

1.1 Izkoriščanje sončne energije

Zmanjševanje rabe energije je zelo pomembno za naše okolje pa tudi za ekonomijo tako

posamezne družine kot družbe v celoti. Manjšo rabo energije lahko dosežemo z učinkovito rabo

in z izkoriščanjem obnovljivih virov energije. Obnovljive vire energije lahko razdelimo v tri

skupine:

• neposredno izkoriščanje sončnega sevanja (toplota, svetloba, fotovoltaika),

• posredni učinki sončnega sevanja (tekoče vode, veter, biomasa ...),

• drugi viri (geotermalna energija, plima).

Najbolj enostavno in v široki rabi uveljavljeno je neposredno izkoriščanje sončne energije za

gretje prostorov (pasivna raba sončne energije) in za pripravo tople vode, ogrevanje prostorov z

aktivnimi sistemi pa v naših vremenskih razmerah ni ekonomsko upravičeno.

Pri odločanju za vgradnjo naprave za pripravo tople vode, še bolj pa za ogrevanje s sončno

energijo v zimskem obdobju, moramo poznati količino sončne energije, ki jo imamo na voljo v

našem kraju. Ta je odvisna od letnega časa, geografskih in meteoroloških značilnosti. V krajih s

pogosto meglo ali z oblačnostjo pozimi ogrevanje s soncem ni smiselno, priprava tople vode v

poletnem času pa je lahko učinkovita. V naših krajih vpade na 1 m2 površine med 1000 in 1400

kWh sončne energije letno, žal pa je večina te energije na razpolago v času od aprila do oktobra,

ko ogrevanje prostorov ni potrebno, le približno 200 do 250 kWh je je na voljo v zimskem času.

Slika 1: Leta sončna energija v kWh/m2


2

Karta globalnega sevanja za Slovenijo pokaže, da je potencial sončne energije dokaj enakomerno porazdeljen in razmeroma visok. V poprečju je npr. za 10 % višji od nemškega. Na letnem nivoju je razlika med najbolj osončeno Primorsko in najmanj osončenimi področji le 15 %.

Slika 2: Mesečno število sončnih ur

Rezultati raziskave o koristih, ki jih prinaša uporaba sončnih kolektorjev

V vsakem primeru solarne naprave aktivno prispevajo k varstvu okolja.

• Z vsakim nadomeščenim (privarčevanim) litrom kurilnega olja se zmanjšajo izpusti

naslednjih količin škodljivih snovi:

• 1 m² kolektorske površine privarčuje na leto 50 litrov kurilnega olja. V normalni 20-letni

življenjski dobi 1 m² kolektorske površine nadomesti približno 1000 l kurilnega olja in

zmanjša izpuste CO2 za 3 t.

• V 20 letih prihranimo približno 500 € stroškov za gorivo na m² kolektorske površine.

Program za simulacijo učinkovitosti delovanja solarnega sistema:

https://www.energieschweiz.ch/page/de-ch/solarrechner

Izpust škodljivih snovi Masa

žveplov dioksid 5,026 g

dušikovi oksidi 1,795 g

ogljikov monoksid 4,308 g

ogljikovodiki 0,538 g

prah 0,180 g

toplogredni plin CO2 2,8 kg Tabela 1: Škodljive snovi, ki se sprostijo pri zgorevanju 1 litra kurilnega olja

mesec

Po

pre

čno

so

nčn

o s

evan

je (

h/m

esec

)


3

1.2 Fizikalni pogoji koriščenja solarne energije Količina pridobljene energije (toplote) pri uporabi solarne tehnike je odvisna od naslednjih

dejavnikov:

• jakosti sevanja,

• kota sevanja na absorbcijsko površino,

• kvalitete kolektorja in druge opreme,

• akumulacijskega sistema in njegove sposobnosti hranjenja energije (toplote).

Jakost sevanja je moč sevanja sonca na horizontalno površino in je podana v W/m². Ob

oblačnem nebu je vrednost sevanja približno 50 W/m², ob jasnem dnevu v času opoldneva pa

naraste do 1000 W/m². Za merjenje jakosti sevanja lahko uporabljamo luksmeter. Prikazane

vrednosti v luksih (lx) lahko preračunamo na jakost sevanja v W/m² z naslednjim preračunom:

Izmerjeno solarno sevanje je sestavljeno iz vsote difuznega (razpršenega) in direktnega

sončnega sevanja, ki ga označujemo tudi kot globalno sevanje.

Tudi kadar je nebo jasno, se maksimalna jakost (gostota moči) sevanja čez dan spreminja.

Največja jakost se pojavi opoldne, najmanjša pa zgodaj zjutraj in pozno popoldne, ker ima

sončno sevanje daljšo pot skozi atmosfero (večja absorbcija) in je zato šibkejše kot opoldne.

V Sloveniji je delež difuznega in direktnega sevanja preko leta zastopan približno polovično. Na

jugu narašča predvsem delež direktnega sevanja. Globalna jakost sevanja daje preko dneva

energijo obsevanja, ki se navaja v kWh/m² in je za Slovenijo zapisana v spodnji tabeli. Ta lahko

ob poletnem dnevu znaša do 8 kWh/m² in doseže ob sončnem zimskem dnevu še vedno 3

kWh/m².

vreme jasno megleno/oblač-no (sonce le slabo vidno)

oblačno (sonce

ni vidno)

celotno sevanje [W/m2] 600–1000

800

800

200–400

50–150

difuzni delež [%] 10–20

20–80

80–100

Tabela 2: Gostota moči sončnega sevanja pri različnih vremenskih razmerah

1 W/m² ≈ 100 lx


4

Kraj

Povprečni dnevni globalni obsevi Hg,d kWh/(m2d) Globalni

letni

obsevi Hg,a

kWh/(m2d)

Meseci

povprečje januar februar marec april maj junij julij avgust september oktober november december

Brnik 1,11 2,17 3,17 3,96 5,26 5,73 5,80 5,06 3,53 2,16 1,12 0,76 3,32 1212

Celje 1,17 2,19 3,16 4,05 5,48 5,91 5,75 5,07 3,61 2,26 1,23 0,84 3,39 1237

Kredarica 1,66 2,67 3,81 4,66 5,00 5,19 4,85 4,21 3,63 2,65 1,56 1,33 3,44 1256

Ljubljana 0,99 2,01 3,16 4,03 5,36 5,87 5,94 5,12 3,54 2,04 1,02 0,74 3,32 1212

Maribor 1,11 2,19 3,08 4,11 5,44 5,90 5,69 5,03 3,54 2,25 1,22 0,84 3,37 1230

Murska

sobota 1,08 2,25 3,09 4,20 5,63 6,02 5,74 5,14 3,54 2,28 1,22 0,84 3,42 1248

Portorož 1,29 2,24 3,57 4,51 5,84 6,64 6,69 5,71 4,08 2,62 1,38 1,02 3,80 1387

Postojna 1,24 2,15 3,26 3,98 5,16 5,66 5,83 5,18 3,63 2,31 1,27 0,91 3,38 1234

Rateče 1,18 2,27 3,36 4,00 5,02 5,54 5,49 4,82 3,69 2,30 1,21 0,81 3,31 1208

Rogla 1,35 2,34 3,18 4,12 5,04 5,44 5,27 4,76 3,56 2,30 1,33 1,00 3,31 1208

Tabela 3: Dnevni in letni poprečni globalni obsev na vodoravno ploskev v obdobju 1997–2003

Kot obsevanja sonca na absorbcijsko površino je odločilen za količino energije, pridobljene s

sončnim kolektorjem. Teoretično optimalen je kot 90°. Tabela 3 prikazuje odvisnost količine

pridobljene energije v % od odvisnosti od kota nagiba kolektorja glede na vodoravno ploskev (kot

elevacije) in orientacije kolektorja (kot azimuta) – odklon ploskve od južne smeri:

Elevacija Azimut 0° 30° 45° 60° 90°

jug = 0° 95 105 102 92 70

jugozahod = +45° 95 98 95 88 70

zahod = +90° 95 90 88 82 65

jugovzhod = -45° 95 98 95 88 70

vzhod = -90° 95 90 88 82 65

Tabela 4: Odvisnost količine pridobljene energije v % od odvisnosti od kota nagiba

Drug način predstavitve pridobljene energije sončnega sevanja prikazuje naslednji diagram, ki

prikazuje procentualni delež pridobljene energije ob kontinuirani porazdelitvi globalnega

sevanja v absorbcijski ravnini glede na naklonski kot kolektorja in azimut.

Delovanje solarnih naprav:

https://www.youtube.com/watch?v=Vfy0eWpPvhw

https://www.youtube.com/watch?v=NsCZD1MZPPo

https://www.youtube.com/watch?v=Vfy0eWpPvhw

https://www.youtube.com/watch?v=NsCZD1MZPPo


5

Slika 3: Procentualni delež pridobljene energije ob kontinuirani porazdelitvi globalnega sevanja

• Največjo količino sončne energije zberemo takrat, kadar sončni žarki padajo pravokotno

na absobcijsko površino. V Sloveniji velja kot idealen naklon naklon med 35° in 45°, ki je

nekakšen kompromis med najustreznejšim naklonom poleti (30°) in najustreznejšim

naklonom pozimi (60°). Glede na to, da kolektorje uporabljamo predvsem pozimi, jih je

pametno postaviti tako, da dajo svoj maksimum ravno takrat.

• Pri solarni termiji je smiseln odklon od optimalnega kota elevacije pri pribl. 28°, da bi

izboljšali izkoristek naprave spomladi in jeseni. Poleti so hranilniki toplote napolnjeni

večinoma že dopoldne, zato je koristno naklonski kot kolektorjev povečati na 35°–45°.

• Senčenje na solarnem kolektorju ni tako kritično (negativno) kot pri fotovoltačnih

modulih.

1.3 Simboli za tehnični opis solarno termičnih naprav Vse tehnične sisteme predstavljamo za načrtovanje, opis in dokumentacijo s simboli, ki so

standardizirani. Pogosto so se v strokovnem svetu uveljavili tudi simboli brez standardne

osnove.

Za solarno termijo veljajo simboli po DIN/ISO 1219 in taki, ki so v stroki priznani kot splošno

veljavni simboli. Najpomembnejši simboli so:


6

SIMBOL POMEN SIMBOL POMEN

Zaporni ventil splošno

Avtomatski odzračevalnik

Zaporni ventil prehodna oblika

Porabnik toplote splošno

Protipovratni ventil

Membranska raztezna posoda

Protipovratna loputa

Tripotni ventil splošno

Prepreka za povratni tok

Obtočna črpalka

Izmenjevalnik toplote splošno

Ventil za zniževanje tlaka levo = visok tlak

Vzmetno varnostni ventil v kotne izvedbe z izpustno pipico

Tripotni ventil z motornim pogonom

Tipalo temperature

Ploščati toplotni izmenjevalnik

Tipalo tlaka

Merjenje količine toplote – kalorimeter

Tabela 5: Simboli za tehnični opis solarno termičnih naprav

1.4 Lokacija in usmerjenost stavbe Prvi pogoj za izkoriščanje sončne energije z aktivnimi sistemi je primerna lega stavbe. Stavba ne sme

biti v senci drugih stavb, gozda, hribov ali podobno. Sprejemnike največkrat namestimo na streho,

zato je najbolje, da je streha obrnjena proti jugu, dopustne pa so smeri od jugovzhoda do

jugozahoda. V primerih, ko streha ni postavljena v primerni smeri, lahko sprejemnike vgradimo na

druga mesta, ki niso preveč oddaljena od hranilnika toplote, le-ta pa ne sme biti preveč oddaljen od

porabnikov. Preden se odločimo za namestitev sprejemnikov sončne energije, se moramo

pozanimati na lokalni upravni enoti, katera dovoljenja potrebujemo (priglasitev del, gradbeno

dovoljenje …).

M

V


7

1.5 Materiali cevne mreže

Cevni razvod služi za povezovanje vseh delov solarnega toplotnega sistema v funkcionalno celoto,

sestavljajo pa ga cevi in spojni ter prehodni elementi. Cevi so lahko:

• brezšivne bakrene po DIN 1786,

• jeklene navojne cevi po DIN 2440,

• cevi iz omreženega polietilena (PE-X).

Cevi iz različnih materialov (jeklo, plastika, baker) imajo različen način označevanja premerov: • Jeklene cevi – oznaka DN (imenski premer), ki označuje svetli premer cevi (“luknjo”) – primer DN

25 – v žargonu (1) cola – to je cev, na katero lahko vrežemo navoj R 1”. Zunanji premer cevi je 33,7

mm, notranji pa 26,2 mm.

• Bakrene cevi – označujemo jih z oznako Cu (zunanji premer x debelina stene), npr. Cu 28 x 1,5.

• Plastične in večplastne cevi – označujemo jih z imenom (proizvajalca cevi) in zunanji premer x

debelina stene, npr. AL 18 x 2; RAUTITAN STABIL 16 x 2,2.

• Polietilenske cevi (alkaten) označimo s PE (zunanji premer) – PE 32.

Oznaka cevnega navoja

Jeklene cevi Baker ALUMPLAST

3/8" DN 10 Cu 12 x 1 AL 14 x 2

1/2" DN 15 Cu 18 x 1 AL 18 x 2

3/4" DN 20 Cu 22 x 1 AL 25 x 2,5

1" DN 25 Cu 28 x 1,5 AL 32 x 3

5/4" DN 32 Cu 35 x 1,5 AL 40 X 4

6/4" DN 40 Cu 42 x1,5 AL 50 x 4,5

2 " DN 50 Cu 54 x 2 AL 63 x 6 Tabela 6: Označevanje cevi iz različnih materialov

1.6 Spajanje cevi Bakrene cevi spajamo z uporabo fitingov s spajkanjem (lotanjem). Lotni spoji spadajo med

nerazstavljive spoje. Poznamo:

• mehko lotanje,

• trdo lotanje,

• visokotemperaturno lotanje.

Načini lotanja se razlikujejo med sabo predvsem po temperaturi tališča spajke.


8

Slika 4: Spajke

Slika 5: Bakrene cevi

Mehki loti

Tališče lota je pod 450 °C. Primerni so za tesnenje spajanih delov ter za manjše obremenitve in nižje

obratovalne temperature (do 60 °C). To so loti iz zlitine kositra (Sn), antimona (An) in svinca (Pb). Talila so

cinkov klorid (ZnCl2 s prosto solno kislino HCl), salmiak (NH4Cl) in kolofonija.

Trdi loti

Tališče lota je nad 450 °C. Primerni so za večje obremenitve in višje obratovalne temperature. To

so bakrovi loti iz zlitine bakra (Cu), kositra (Sn), cinka (Zn) ter fosforja (P) ter srebrovi loti iz zlitine

srebra (Ag), kadmija (Cd) in kositra (Sn) z dodatki niklja (Ni). Talila temeljijo na borovih spojinah

(npr. boraks Na2B4O7.10H2O) z dodatki fluoridov, fosfatov, silikatov itd.

Spoji pri trdem spajkanju zdržijo večje obremenitve kot pri mehkem spajkanju in jih lahko

uporabimo tudi za spajanje železa in jekla. Kot vir toplote je za spajkanje primeren kakovosten

plinski gorilnik, ki odvisno od uporabljene vrste plina doseže temperaturo do 850 °C, ali pa hobi

plamenski varilnik.

1.7 Elementi za izvedbo lotnih spojev

Spajke – loti

Spajke dobimo v različnih oblikah in

dimenzijah, odvisno od želje uporabnika.

Najpogostejše oblike spajk so žice, šibke,

trakovi, prah, paste, obročki, kolobarji.

Cevi

Bakrene cevi so izdelane iz minimalno 99,9 % čistega bakra. Z notranje strani so običajno dodatno zaščitene proti luknjičasti koroziji. Proizvajajo se v palicah ali kolutih mehke, poltrde in trde izvedbe. Cevi so namenjene za uporabo v različnih hišnih inštalacijah, izvedba inštalacij je hitra in enostavna. Zaradi velikih temperaturnih razlik do 200 K, ki lahko nastopijo v kolektorskem krogu, moramo pri pritrditvi cevi upoštevati tudi temperaturno razteznost bakrenih cevi. Pri pritrditvi vstavimo kompenzatorje ali U--zanke, da bi pri bakrenih ceveh nadomestili relativno veliko dolžinsko razteznost pribl. 0,16 %/100 K.


9

Slika 6: Fitingi

Fitingi

Bakreni fitingi služijo za povezavo bakrenih cevi v različne sisteme. Fitingi so različnih oblik in

dimenzij. Spajamo jih z lotanjem oz. s spajkanjem, za ogrevalne in vodovodne sisteme je še

posebej primerno mehko lotanje z ustreznimi materiali.

1.8 Postopek spajkanja Spajkalno površino dobro očistimo, na mesto spoja nanesemo tanek sloj talila, nato material

segrejemo do delovne temperature, ko prične talilo delovati, in šele nato dodamo spajko. Ko se

material ohladi, odstranimo ostanke talila, saj s tem preprečimo morebitno korozijo na

spajkanem mestu.

Posebnosti pri izvedbi cevnih spojev pri solarni tehniki

Standardna zveza pri bakrenih ceveh v solarnem krogu je trdo lotanje ali tehnika stiskanja, ker bi

se lahko pri mehkem lotanju v primeru stagnacije cevni spoji razrahljali. Pri spojih z zatiskanjem

morajo biti tesnilni obroči odporni na glikol in primerni za visoke temperature.

Ker se lahko pri trdem lotanju v ceveh material odlušči, moramo cevne inštalacije pred zagonom

splakniti. Pri razstavljivih spojih so se kovinsko tesnilni vijačni spoji dobro obnesli.

Prikaz spajanja:

https://www.youtube.com/watch?v=RwKdMkkkhqo

https://www.youtube.com/watch?v=aC9IIskfZd0

1.9 Toplotna izolacija cevovodov Cevi morajo biti toplotno izolirane. Materiali za toplotno izolacijo, ki jih najpogosteje

uporabljamo, so:

http://www.instal.si/index.php?controller=category&path=1365_1368_1401_1405




https://www.youtube.com/watch?v=RwKdMkkkhqo

https://www.youtube.com/watch?v=aC9IIskfZd0


10

Slika 7: Solarni medij

• mineralna (kamena) volna – obstojnost do temperature 130 °C,

• poliuretanska pena – obstojnost do temperature 130 °C,

• predizdelana cevna izolacija iz polimernega materiala (elastomera) z zaprto celično

strukturo – obstojnost do temperature 105 °C,

• polietilenska pena – obstojnost do temperature 110 °C.

Pri izbiri materiala za toplotno izolacijo cevovodov je potrebno nameniti posebno pozornost

najvišjim temperaturam solarnega medija. Poleg tega mora biti toplotna izolacija cevnega

razvoda na področju izven zgradbe (na odprtem prostoru) odporna na vremenske vplive in UV-

-sevanje ter zaščitena pred delovanjem ptic in glodalcev. Pri dimenzioniranju in polaganju

cevovodov solarnega sistema moramo upoštevati tudi temperaturno raztezanje materialov cevi.

Pri bakrenih ceveh je linearni temperaturni raztezek α = 1,6.10-2 K-1.

1.10 Medij za prenos toplote Medij za prenos toplote prenaša toploto iz sprejemnika sončne energije (SSE), ki ga imenujemo

tudi sončni kolektor, do toplotnega prenosnika, ki je običajno v ogrevalniku sanitarne tople vode

– bojlerju. Medij mora imeti naslednje lastnosti:

• velika specifična toplota, majhna viskoznost, visoko vrelišče – višje od

najvišje pričakovane temperature v sistemu oziroma več kot 120 °C,

• nizko ledišče – nižje od –20 °C,

• nekorozivnost za materiale cevnega razvoda,

• nevnetljivost,

• medij ne sme biti strupen,

• biološka razgradljivost.

Tem zahtevam običajno ustrezajo zmesi vode in glikola. Vodi lahko dodajamo etilen glikol ali

propilen glikol v različnih razmerjih. Pri tem tej zmesi pogosto dodajamo razne dodatke, ki

zagotavljajo zaščito pred korozijo. Na trgu pa že dobimo ustrezno pripravljene zmesi glikola in

dodatkov, ki se pred polnjenjem cevnega razvoda mešajo z vodo v ustreznem razmerju.

Solarni medij Delež

glikola

[%]

Referenčna

temperatura

[°C]

Ledišče

[°C]

Vrelišče

pri 3,5

bar [°C]

Gostota

[kg/m3]

Specifična

toplotna

kapaciteta

[J/kgK]

Viskoznost

pri 20 °C

[mm2/s]

voda 0 20

0 138 0,998 4180 1,0

50 0,988 4180 0,55

zmes etilen-

glikola

(Tyfocora) in

vode

40 20

-25 142 1,029 3600 3,4

50 1,015 3700 1,55

55 20

-45 150 1,078 3320 5,4

50 1,06 3450 2,2


11

Slika 8: Refraktometer

zmes

propilenglikola

(Tyfocora L) in

vode

40 20

-21 142 1,037 3680 4,2

50 1,019 3800 1,7

60 20

-48 147 1,053 3280 9,0

50 1,032 3400 3,1

Tabela 7: Osnovne lastnosti najpogosteje uporabljenih zmesi vode in glikola

Temperaturo ledišča lahko izmerimo z refraktometrom.

1.11 Ekspanzijske posode Membranska ekspanzijska posoda v solarnih sistemih služi za prevzemanje prostorninskih

raztezanj solarnega medija pri spremembah temperature. Poleg prevzemanja prostorninskih

raztezkov medija pri normalnih pogojih delovanja lahko prevzame tudi del medija, ki bi v

primeru prekoračenja najvišje dopustne temperature v sistemu in nastajanja pare bil iztisnjen in

izpuščen skozi varnostni ventil.

Slika 9: Delovanje ekspanzijske posode

① Sistem je hlajen. ② Sistem deluje. ③ Sistem pri maksimalni delovni temperaturi


12

Slika 11: Absorber s cevnim registrom Slika 10: Serpetinasti absorber

2. OSNOVNE FUNKCIJE SONČNIH KOLEKTORJEV Sprejemnike sončne energije SSE (ali po domače sončne kolektorje) lahko vgrajujemo v sklopu

manjših inštalacijskih enot ali kot del večjih ogrevalnih sistemov. Sončni kolektorji se primarno

uporabljajo za pripravo sanitarne tople vode (STV), lahko pa jih uporabljamo tudi za podporo

sistema ogrevanja. Zaradi dejstva, da se jakost sončnega sevanja v času enega dneva in leta

bistveno spreminja, jih razvrstimo med bivalentne sisteme, kar pomeni, da ne morejo v celoti

zadostiti vseh potreb po sanitarni topli vodi, še manj pa lahko služijo kot samostojen vir za

ogrevanje objektov.

2.1 Sončni kolektor kot zbiralnik sončne energije Sončna energija se absorbira v absorberju kolektorja. Absorber pretvori sevano sončno energijo

v toplotno energijo, ki se preko nosilca toplote (zmes vode in sredstva proti zmrzovanju) v

zaprtem sistemu cevi s pomočjo obtočne črpalke prenese k prenosniku toplote, ki tako

pridobljeno toploto odda hranilniku toplote. SSE mora biti izveden tako, da omogoča čim boljše

zbiranje sončnega sevanja in pretvorbo sevalne energije v toplotno. Hkrati je njegova naloga, da

na najboljši možni način izvede prenos toplote na solarni medij.

2.2 Sestavni deli sprejemnikov sončne energije SSE Osnovni sestavni deli SSE so:

• absorber,

• ohišje,

• pokrov,

• priključki na cevni razvod.

Najpogostejši izvedbi SSE sta:

• ploščati kolektor, kjer ločimo

o izvedbe s serpentinastimi absorberji in

o absorber s cevnim registrom,


13

• SSE z vakuumskimi cevmi – vakuumski kolektor.

Odločitev za izbor izvedbe je pogojena predvsem s temperaturo vode, ki jo želimo dobiti na

izhodu iz solarnega sistema. (Tabela 8)

Izvedba Temperatura

solarnega medija

(delovna

temperatura

solarnega sistema)

[°C]

Temperatura

mirovanja [°C]

Namen Možnost

proizvodnje

toplotne energije

[kWh/(m2a)

Samostoječi absorberji

(SSE brez ohišja in pokrova) 0–30 70–90

• ogrevanje bazenske vode

• toplotne črpalke 200–300

Ploščati SSE

z absorbejem,

premazanim s

selektivnim premazom

20–75 120–140 • priprava STV

• ogrevanje

360–680

z absorberjem s

selektivnim premazom 20–85 140–240 400–800

SSE z vakuumskimi cevmi 20–100 150–300

• priprava STV

• ogrevanje

• proizvodnja procesne

toplote

400–890

Koncentrirajoči SSE 80–100 > 1000 (odvisno

od koncentracije)

• ogrevanje

• proizvodnja procesne

toplote

• proizvodnja pare

odvisno od

koncentracije in

deleža direktnega

sončnega

obsevanje

Tabela 8: Možnosti uporabe posameznih izvedb SSE

2.2.1 Ploščati kolektor

Absorber Je del SSE, ki omogoča pretvorbo sevalne sončne energije v toplotno energijo in njen prenos na

solarni medij. Za izdelavo absorberjev se uporabljajo kovinski materiali, ki dobro prevajajo

toploto – baker, aluminij, redkeje jeklo in nerjaveče jeklo. Na zgornjo (stekleno) površino

absorberja so nanešeni posebni premazi oz. absorbcijski nanosi.

Lastnosti absorberja določa izkoristek delovanja (eta) ήSSE, na katerega vplivajo naslednji

dejavniki:

• obstojnost na visoke temperature do vrednosti temperature stagnacije,

• odpornost proti koroziji,

• dobra toplotna prevodnost za čim boljši prenos sončne energije na solarni medij

(mešanico vode in glikola),

• čim manjši volumen prenosnega medija v absorberju (0,4–0, 6 l/m2 absorberja) za čim

hitrejši odziv na spremembo jakosti sončnega sevanja,

• selektivnost pokrivnega nanosa, ki naj zagotavlja čim večjo absorbcijo, majhno emisijo in

čim manjše toplotne izgube pri IR-sevanju.


14

Slika 13: Delež sevanja

Rav. steklo

ststeklos

Antirefl. st.

Pogosto uporabljeni pojmi v solarni termiji so:

Koeficient absorbcije „“ predstavlja delež sevanja v

%, ki ga absorber sprejme glede na skupno

(globalno) sončno sevanje. S posebno prevleko

materialov lahko absorbcijo povečamo.

Koeficient emisije „“ – telo se zaradi sončnega

sevanja segreva, koeficient emisije pa predstavlja

delež toplotne energije, izražen v %, ki ga zaradi

emisije telo odda v okolico – izgube. Na koeficienta

absorbcije in emisije vplivajo premazi, s katerimi je

prevlečena steklena površina SSE.

Aperturna površina predstavlja površino vstopa svetlobe v kolektor. Absorbcijska površina je enaka površini absorberja v kolektorju. Bruto površina je površina, ki jo tvorijo zunanje mere kolektorja.

Ohišje Ohišje je del SSE, ki služi za zaščito absorberja in ostalih delov pred vplivi iz okolice – mehanske

poškodbe, padavine, korozija … Hkrati služi tudi za toplotno izolacijo in preprečevanje toplotnih

izgub.

Ohišje ploščatih SSE je zgrajeno iz pravokotnega okvirja, v katerega je vstavljen absorber z

zbirnimi in razdelilnimi cevmi. Sprednjo (zgornjo) ploskev predstavlja steklena površina, ki je

Cu

Premaz s črnim lakom

= 0,95

= 0,85

Plast črnega kroma

= 0,95

= 0,15

Selektivna prevleka

= 0,95

= 0,05

Slika 11: Koeficient absorbcije in emisije

bruto površina

aperturna pov.

absorb. površ.

Slika 12: Bruto površina kolektorja


15

Slika 14: Poenostavljena shema ohišja ploščatega SSE

prevlečena s selektivnim prekrivnim premazom. Stranske stene in dno ohišja so obloženi s

toplotno izolacijo – običajno steklena ali kamena volna ter spodnja plast iz poliuretanske pene.

Običajno je notranjost ohišja prevlečena z aluminijasto folijo, ki preprečuje toplotne izgube

zaradi sevanja – emisije.

Posebno pozornost je potrebno posvetiti tesnjenju stika med kovinskim okvirjem in stekleno

površino. Tesnila morajo biti odporna na visoke temperature, ki se pojavljajo na soncu

izpostavljeni površini, hkrati pa morajo biti odporna na UV-sevanje, ki pospešuje staranje

elastičnega materiala. Običajno so uporabljena tesnila iz umetnega kavčuka ali iz elastične

silikonske gume.

Slika 15: Osnovni deli ohišja ploščatega SSE v prerezu

Pokrov Pokrov je del SSE, ki omogoča prehod sončnega sevanja do absorberja in istočasno varuje

notranjost ohišja pred različnimi vplivi iz okolice ter zmanjšuje toplotne izgube. Kakovost

pokrova je določena s koeficientom transmisije „“.

Pogoji, ki jih mora izpolnjevati kvaliteten pokrov SSE, so:


16

Slika 16: Vakuumski kolektor Slika 17: Sestava kolektorja

• velik transmisijski koeficient za sončno sevanje,

• majhen koeficient toplotne prevodnosti – manjše toplotne izgube,

• obstojnost na UV-sevanje,

• majhna masa,

• odpornost na zunanje vplive – vremenski pogoji, mehanske poškodbe,

• obstojnost na visoke temperature.

Tem zahtevam ustreza kaljeno steklo, ki ima povečano trdnost in je prednapeto zato, da v

primeru loma razpade na drobne delce in ne na ostre kose.

2.2.2 Vakuumski kolektorji Princip delovanja

Heatpipe sistem – sistem vroče cevi: v vakuumskem cevnem absorberju sončna energija v cevi

upari kapljevino (metanol, freon itd). Para potuje navzgor po toplotni cevi in se v kondenzatorju

ukapljevini ter nato teče po površini toplotne cevi nazaj v spodnjo točko toplega dela toplotne

cevi. Para v kondenzatorju odda toplotno energijo solarnemu mediju (zmesi vode in glikola), ki

ga vodimo do toplotnega izmenjevalnika v bojlerju za pripravo STV. Tako lahko tekoči medij spet

teče navzdol po toplotni cevi, pri čemer ga solarni absorber ponovno segreje in upari.

Vakuumske cevi lahko posamično staknemo s kondenzatorsko glavo v zbirni kanal kolektorskega

kroga. Tako ostane kolektorski krog napolnjen in pod delovnim tlakom (suhi spoj).

Heatpipe sistem deluje na principu dovoda in odvoda latentne toplote – toplote, ki jo dovajamo

in odvajamo med spremembo agregatnega stanja (kapljevina – para).


17

2.3 Hranilniki (zalogovniki) toplote Hranilniki toplote (bojlerji) se vgrajujejo v sistem zaradi zagotovitve potrebe po topli vodi preko

noči in kadar sončno sevanje ni zadostno. Obstajajo številne različice hranilnikov toplote

(hranilniki toplote za zagotavljanje sveže pitne vode, hranilniki, ki se vgrajujejo v manjše sisteme,

pa do velikih kaskadnih sistemov).

Za gospodinjstva se uporabljajo do 150-litrski stenski hranilniki toplote ali od 300- do 700-litrski

stoječi hranilniki. Kombinirani hranilniki se uporabljajo, kadar moramo poleg potreb po topli

sanitarni vodi zagotoviti podporo ogrevalnemu sistemu.

Osnovni zahtevi, ki jim mora ustrezati kvaliteten hranilnik toplote, sta:

• omogočanje temperaturnega razslojevanja (stratifikacija) oziroma doseganje različne

temperature slojev vode po višini hranilnika,

• čim manjše toplotne izgube.

Stoječi hranilniki STV so izdelani večinoma iz jekla z dodatno notranjo stensko zaščito iz emajla

ali pa so v celoti izdelani iz nerjavnega jekla. Delovni tlak je običajno 6 bar.

Klasičen hranilnik toplote je sestavljen iz naslednjih komponent:

• antikorozijska palica – anodna zaščita ščiti hranilnik toplote pred korozijo, ki lahko povzroča

razpoke v plasti emajla;

• vgrajeni toplotni izmenjevalniki so večinoma emajlirani gladkocevni toplotni izmenjevalniki z

odpornostjo na kalcinacijo;

• v steni hranilnika toplote so navarjeni tulci za vgraditev temperaturnih senzorjev ter

nadzorna odprtina za dekalcinacijo in servisiranje;

• po potrebi lahko vgradimo priključek za cirkulacijo; načeloma je v tem primeru potrebno

vgraditi tudi sistem za regulacijo cirkulacije glede na potrebe.


18

Najpomembnejši podatek, ki ga potrebujemo za ustrezno izbiro hranilnika STV, je njegova

potrebna prostornina. Potrebna prostornina je odvisna od dnevnih potreb po količini STV,

dinamike porabe STV - porabniškega profila in najvišje dopustne temperature.

Namen Potrebe po toplotni

energiji [kWh/d]

Trajanje hranjenja

tople vode [d]

Temperaturni nivo

[°C]

Priprava STV 2–3 po osebi 2–3 45–60

Nizkotemperaturni

sistemi ogrevanja

0,5–1 na m2

stanovanjske ploskve 2–20 30–60

Tabela 9: Smernice za dimenzioniranje solarnih hranilnikov

V enodružinskih in večdružinskih zgradbah je potreba po topli vodi odvisna od individualnih

navad. Poprečne vrednosti so danes 40 litrov na dan na osebo pri temperaturi 45 °C ali 30 litrov

pri 60 °C. Po VDI 6002 je v večdružinski hiši navedena potreba 22 l/osebo pri 60 °C. To ustreza

dnevni potrebi po energiji pribl. 2 kWh. Vrednosti pa lahko variirajo med 0,6 in 5 kWh na osebo

Toplotna izolacija

večinoma iz PU-trde pene 75 – 100 mm

Posoda za vodo iz jekla, emajlirana ali iz nerjavnega jekla

Mg – antikorozijska

palica

Priključek tople vode

Priključek hladne vode

Priključek za cirkulacijo

Predtok - dogrevanje

Solarni krog

predtok

Solarni krog

povratek

Povratek – dogrevanje

Potopni tulec

tipalo zg.

Potopni tulec tipalo

spodaj Nadzorna odprtina

Slika 18: Osnovni deli hranilnika tople vode


19

na dan. Pri načrtovanju je zato potrebno ugotoviti individualno potrebo. Obnašanja

posameznika pogosto pri načrtovanju ne upoštevamo, kar lahko povzroči kasnejše reklamacije.

Namen STV ali zgradbe Specifične potrebe po STV, L/d Izražanje

porabe za ϑSTV,pi = 45 °C za ϑSTV,pi = 55 °C

Osebne higienske

potrebe

Umivanje rok 3 2 Po osebi

Prhanje 35 27 Po osebi

Kopanje v kadi 120 93 Po osebi

Umivanje las 9 7 Po osebi

Vzdrževanje

higiene v

gospodinjstvu

Čiščenje 3 2 Po osebi

Kuhanje 2 2 Po osebi

Pranje posode 10 8 Po osebi

Pranje perila v

pralnem stroju - 30 -

Pomivanje posode v

pomivalnem stroju - 15 -

Poprečna poraba

štiričlanske družine

v gospodinjstvu

Majhna poraba 25–35 19–27 Po osebi

Srednja poraba 35–65 27–50 Po osebi

Velika poraba 65–120 50–92 Po osebi

Javne zgradbe Domovi starostnikov 55–75 42–58 Po osebi

Bolnišnice 50–65 38–50 Po

postelji

Otroški vrtci 40–60 31–46 Po osebi

Študentski domovi 40 31 Po osebi

Šole 1–3 1–3 Po osebi

Gostinski in

turistični objekti

Hoteli s sobami s

kadjo in kabino za

prhanje

170–260 131–200 Po osebi

Hoteli s sobami s

kadjo 85–170 65–131 Po osebi

Hoteli s sobami s

kabino za prhanje 30–70 54–100 Po osebi

Ostali hoteli 35–60 27–46 Po osebi

Hostli, domovi,

penzioni 35–70 27–54 Po osebi

Tabela 10: Smernice za določanje specifičnih potreb po STV

Hranilnik toplote je lahko na solarni sistem oz. SSE vezan na dva osnovna načina:

• z vgrajenim prenosnikom toplote,

• z zunanjim prenosnikom toplote.


20

← dovod hladne vode

SSE

obtočna črpalka

topla voda →

→

←

solarni krog krog STV

hranilnik

Slika 19: Hranilnik z vgrajenim prenosnikom toplote

prenosnik toplote

hranilnik

→

solarni krog

←

obtočna črpalka obtočna črpalka

SSE

→

sekundarni krog STV

← dovod hladne vode

topla voda →

←

krog STV

Slika 20: Hranilnik z zunanjim prenosnikom toplote


21

Glede na možnosti ogrevanja STV so lahko hranilniki toplote:

• monovalentni – kjer je edini vir energije za segrevanje sanitarne vode sončna energija –

redko,

• bivalentni – kjer za pripravo STV poleg sončne energije uporabljamo še drug vir toplote –

običajno toplovodni kotel ali električno energijo. Tovrstni hranilniki toplote so izvedeni z

dvema prenosnikoma toplote – v spodnjem delu je nameščen prenosnik toplote, ki je

vezan na SSE, v zgornjem delu pa je vgrajen prenosnik toplote, ki ga s toploto oskrbuje

toplovodni kotel.

Temperaturno razslojevanje vode – stratifikacija

Stratifikacija nastane zaradi razlike v gostoti tople in hladne vode. Hladna voda se nahaja v

spodnjem delu, topla voda pa na zgornjem delu hranilnika toplote. Na ta način je zagotovljen

boljši prenos toplote, saj ogreti medij iz solarnega kroga najprej pride v stik s hladnejšo vodo v

zalogovniku, hkrati pa nam temperaturno razslojevanje omogoča odvzem vode iz hranilnika s

točno določeno in stalno temperaturo, ki je odvisna od višine sloja – oziroma mesta odjema. Če

bi se voda v hranilniku ves čas mešala, bi bila temperatura odvzete vode vedno nižja, ker bi bila

vedno ogreta na srednjo vrednost, posledično pa bi ogrevanje na željeno temperaturo trajalo

bistveno dlje. Če voda v hranilniku dalj časa miruje, je na dnu najnižja temperature vode, na

sredini je lahko višja za 20–30 °C in na vrhu najvišja. Temperaturno razslojevanje vode pospeši

visoka oblika hranilnika (d>>l).

Toplotne izgube hranilnika toplote

Toplotna izolacija je poleg temperaturne slojevitosti druga pomembna lastnost, ki ji mora

ustrezati kvaliteten hranilnik toplote, ker je od nje odvisna celotna energetska učinkovitost

solarnega sistema. Toplotno je potrebno izolirati celo posodo in priključke, preprečiti pa je

potrebno tudi toplotne mostove. Pozorni moramo biti, da se plast topotne izolacije popolnoma

prilega zunanji površini hranilnika, da bi preprečili t.i. učinek dimnika oziroma gibanje in

izgubljanje ogretega sloja zraka med izolacijo in stenami. Na to moramo biti še posebej pozorni v

primerih večjih zalogovnikov toplote, kjer se toplotna izolacija vgrajuje na zalogovnik šele na

mestu montaže.

Koeficient toplotne prevodnosti materiala za toplotno izolacijo zalogovnikov toplote mora biti

največ 0,04 W/(mK), zato se najpogosteje uporabljajo naslednji materiali:

• mehka poliuretanska pena s kaširano polimerno folijo – debeline 100–150 mm,

• trda poliuretanska pena debeline 60–90 mm,

• mineralna volna.

Kljub dobri toplotni izolaciji izgubi hranilnik toplote preko svoje površine in cevnih priključkov

nekaj kWh energije na dan. Zato naj bo površina hranilnikov čim manjša in cevni priključki tako

izvedeni, da bodo toplotne izgube majhne.


22

Toplotne izgube v mirovanju so navedene v podatkovnih listih v kWh/d in predstavljajo toplotne

izgube v času 24 ur. V hranilniku toplote nastane od 70 do 80 % skupnih toplotnih izgub

solarnega sistema. Pri 300-litrskem hranilniku je to več kot 4 kWh na dan. Če s strokovnimi

rešitvami privarčujemo 2 kWh na dan, je to do približno 700 kWh na leto. Toliko energije

pridobimo približno na leto na 1 m² SSE.

Specifične toplotne izgube solarnega hladilnika [W/K] Kakovost hranilnika

< 1,7 zelo dobra

1,7–2,5 dobra

2,5–3,0 zadovoljiva

> 3,0 slaba

Tabela 11: Ocena kakovosti hranilnika na osnovi specifičnih toplotnih izgub

Uporaba večjega števila majhnih hranilnikov namesto enega večjega ni priporočljiva, ker se

poveča površina hranilnika glede na njegov volumen. Razmerje med površino in prostornino

hranilnika (A/V) naj bo čim manjše. Zaradi problemov s transportom in z velikostjo so na tržišču

večinoma le do 1000-litrski hranilniki.

Zaradi neprimerno izvedenih cevnih priključkov lahko nastanejo konvekcijske izgube. Izogibati se

moramo cevnim priključkom, postavljenim vertikalno, ker lahko nastopi enocevna cirkulacija. V

sredini cevi se topla voda dviga in teče zaradi ohlajanja na steni cevi spet navzdol. Takšne

konvekcijske izgube zaradi napačno izvedenih cevnih priključkov povzročajo izgube shranjene

energije, ki lahko znašajo do 30 % na dan. Zato naj bodo na hranilnikih priključki cevi izvedeni

čim nižje. Priporočamo, da so stranski priključki v obliki sifonskih lokov, da tudi tu omejimo

konvekcijske izgube. S konvekcijskimi zavorami preprečimo enocevno cirkulacijo (Wagner –

CONVECTROL III) in zmanjšamo toplotne izgube do 20 %.

2.4 Obtočne črpalke

Naloga obtočne črpalke je potiskanje potrebnega volumskega toka mešanice vode in glikola

(pribl. 40 l/m² kolektorske površine) po solarnem krogu in pri tem premagati celotni tlačni

padec. Pred črpalko in za njo vgradimo zaporni ventil, da lahko črpalko demontiramo in

zamenjamo brez praznjenja sistema. Vsaka črpalka ima svojo značilnico – karakteristiko, ki

prikazuje odvisnost pretoka od tlačnih izgub (tlačnega padca) pri konstantni vrtilni hitrosti.

Obtočne črpalke morajo zaradi cirkulacije mešanice vode in glikola po zaključenem krogu

premagovati samo tlačne izgube, ki so posledice trenja vode v razvodu in ne višinske razlike.

Obtočne črpalke izbiramo na podlagi dveh parametrov, in sicer potrebnega pretoka in zmožnosti

premagovanja tlačnega padca.


23

Slika 21: Karakteristika obtočne črpalke

Iz karakteristike črpalke je razvidna odvisnost med dobavno višino (tlačnim padcem) in

pretokom. Črpalka ne more nikdar obratovati sama brez razvodnega omrežja, zato jo je vedno

potrebno obravnavati kot del sistema. Tlačni padec se veča s kvadratom pretoka – povečanjem

hitrosti toka v cevi.

Slika 22: Karakteristika cevovoda

Karakteristika cevovoda (vidimo, da izgube naraščajo s kvadratom pretoka) pokaže, da poleg hitrosti toka in dolžine cevovoda na tlačne izgube vplivajo tudi koeficienti lokalnih tlačnih izgub (sprejemniki sončne energije, toplotni izmenjevalci, ventili, odcepi ...). Obratovalna točka je točka, kjer se sekata karakteristika črpalke in karakteristika cevovoda. Iz


24

tega sledi, da lahko tudi s spreminjanjem karakteristike cevovoda spreminjamo pretok in

dobavno višino. Mesto obratovalne točke se lahko spreminja, zato se mora temu prilagajati tudi

obtočna črpalka. Prilagajanja obratovanja običajne (tristopenjske) črpalke ne zmorejo, zato

vgrajujemo frekvenčno krmiljene črpalke, ki običajno delujejo po sistemu konstantnega ali še

boljše variabilnega tlaka.

Slika 23: Delovanje črpalke pri konstantni vrtilni hitrosti

Slika 24: Delovanje črpalke pri konstantnem tlačnem padcu – vrtilna hitrost se spreminja

S frekvenčno reguliranimi obtočnimi črpalkami lahko prihranimo od 60 do 70 % električne

energije v primerjavi s klasičnimi nereguliranimi. Skladno z direktivo ErP 2013/15 po 1. 1. 2013 ni

dovoljeno več vgrajevati črpalk z EEI-vrednostjo, večjo od 0,23, kar v praksi pomeni črpalk brez

frekvenčne regulacije. Obtočne črpalke v praksi izbiramo s pomočjo programov proizvajalcev

(GRUNDFOSS Webcaps in WILO). Pomembna kriterija za optimalno izbiro črpalke sta tudi poraba

in strošek električne energije v 15-letnem obratovalnem obdobju (LCC–stroškovna analiza

življenjskega cikla).


25

3. ZGRADBA IN DELOVANJE SOLARNEGA SISTEMA Na shemi so prikazani sestavni deli solarnega sistema za pripravo STV.

Slika 25: Sestavni deli solarnega sistema

V solarnem krogu teče mešanica vode in glikola skozi SSE do toplotnega prenosnika v hranilniku

toplote. Sprejemniki SSE so lahko vezani zaporedno ali vzporedno.

• Zaporedna vezava SSE je najenostavnejša in omogoča enakomeren prostorninski tok

solarnega medija skozi vse SSE, pri tem pa za cevni razvod ni posebnih zahtev. Slaba

stran zaporedne vezave je povečanje tlačnega padca s povečanjem števila vezanih SSE,

kar omejuje število SSE na 2–3 enote. Z vezavo treh SSE dobimo približno absorbcijsko

površino 6 m2. S takšno površino pa je že možno pokrivati potrebe po STV za poprečno

4-člansko družino.

Slika 26: Zaporedna vezava

Odzračevalnik kolekt. kroga z zap. vent.

Varnostni ventil z odzračeval. vodom

MRP

Prikaz temperature

Prikaz tlaka Vent. za splakov. in polnjenje

Proti-povratna zapora

Obtočna črpalka


26

• Vzporedna vezava je bolj zapletena, ker je treba zagotoviti enakomeren prostorninski

tok skozi kolektorje tako povezanih SSE. Ta zahteva je izpolnjena, če imajo razdelilni ali

zbirni vodi večji premer od priključkov posameznih SSE oziroma če so ustvarjene enako

dolge poti prostorninskega toka solarnega medija po Tiechelmanovem principu.

Slika 27: Vzporedna vezava SSE

Volumski pretok v kolektorskem krogu

Zanima nas, kolikšen je potrebni pretok medija za prenos toplote od SSE do toplotnega

izmenjevalca v hranilniku toplote.

Volumski tokovi v kolektorskem krogu so odvisni od tlačnih izgub v krogu, moči črpalke in

želenih energijskih tokov ali temperatur predtoka s kolektorja na hranilnik. Število SSE in hitrost

toka medija za prenos toplote določata tudi tlačni padec, ki se pojavlja v kolektorskem krogu.

Način določitve potrebnega pretoka najlažje prikažemo na primeru. Izhodiščni podatki, ki jih

potrebujemo, so naslednji:

• specifična moč sprejemnika sončne energije (SSE) v [W/m2] – 500 W/m2,

• temperaturna razlika med predtokom in povratkom – ΔT = 15 K,

• specifična toplota medija za prenos toplote (mešanice glikola in vode) – c = 3800 J/(kgK).

𝑉

𝑡 =

𝑃

𝑐. ΔT = 0,0088

𝑘𝑔

𝑠=

32 𝑙

ℎ. 𝑚2

Na ta način smo izračunali potreben volumski pretok na enoto površine absorberja pri izbrani

temperaturni razliki med predtokom in povratkom. Če potrebujemo na izhodu iz SSE višje

temperature, moramo zmanjšati volumski pretok.

Volumske tokove, ki znašajo 20–30 l/(m² ∙ h), označujemo kot low flow obratovanje. Pri pretoku

30–50 l/(m² ∙ h) govorimo o visokem pretoku (angl. high flow obratovanju) in pri spremenljivem

volumenskem toku zaradi črpalk z variabilnim številom vrtljajev je to načinu obratovanja

prilagojeni pretok (angl. matched flow).


27

Izdelovalci kolektorjev navajajo optimalne volumenske tokove za svoje izdelke, ki jih moramo pri

izvedbi obvezno upoštevati. Proizvajalci v tehničnih navodilih tudi omejujejo števila med seboj

serijsko (zaporedno) vezanih SSE – običajno med 10 in 12 kosov.

Pri premajhnih volumskih pretokih lahko pride pri absorberju s cevnim registrom do

neenakomernih pretokov skozi površine absorberjev z delno tvorbo pare in z zmanjšanimi

izkoristki kolektorja.

• Pri kolektorjih, ki so povezani s paralelno vezavo, se volumenski tokovi seštevajo.

• Pri zaporedni povezavi kolektorjev ostanejo volumski tokovi enaki, povečajo pa se

temperaturna razlika in tlačne izgube.

• Za zaporedno ali paralelno vezavo kolektorjev je odločilna njihova oblika s cevnim

registrom ali serpentinastim absorberjem.

• Pri absorberjih s cevnim registrom je tlačna izguba pribl. 10 mbar, pri izvedbah s

serpentinastim absorberjem pa pribl. 200 mbar. Zato povezujemo SSE z absorberji s

cevnim registrom večinoma zaporedno, SSE s serpentinastim absorberjem pa paralelno.

Tlačne izgube, ki jih mora premagovati, so odvisne od vrste in števila kolektorjev, dimenzij in

dolžine cevnega razvoda, tlačnih izgub v prenosniku toplote in od hitrosti toka solarnega medija

skozi sistem. Hitrost toka skozi cevi naj bi bila med 0,4 in 0,7 m/s, kar istočasno zagotavlja

majhne tlačne padce.

Tlačne padce, ki jih mora obtočna črpalka premagovati, izračunamo z naslednjim obrazcem:

∆𝑝 = ∆𝑝𝑆𝑆𝐸 + ∆𝑝𝑟 + ∆𝑝𝑖𝑧

∆𝑝 – celotne tlačne izgube [mbar]

∆𝑝𝑆𝑆𝐸 – tlačni padci v sprejemnikih sončne energije [mbar]

∆𝑝𝑟 – tlačni padci v cevnem razvodu [mbar]

∆𝑝𝑖𝑧 – tlačni padci v toplotnem izmenjevalcu [mbar]

Podatek o vsoti tlačnih padcev je poleg potrebnega volumskega pretoka odločilen za izbiro

obtočne črpalke solarnega kroga.

Temperatura stagnacije

To je najvišja vrednost temperature, ki jo doseže medij v cevi v primeru odvoda absorbirane

toplote. Je mejna temperatura v solarnem sistemu, nad katero lahko pride do nepopravljive

škode oziroma uničenja delov opreme ter razgradnje mešanice glikola in vode v sistemu.

Proizvajalci v tehnični dokumentaciji navajajo najvišjo dovoljeno temperaturo, ki jo lahko dosežejo

SSE.

V primeru dosežene najvišje dovoljene temperature v hranilniku (max. 95 °C) ali v primeru


28

okvare obtočne črpalke se pretok medija za prenos toplote zaustavi. Posledično lahko v

absorberju naraste temperatura mešanice vode in glikola do temperature stagnacije. Pri

temperaturi stagnacije je dovedena solarna energija v ravnotežju z odtekajočo toplotno energijo

v kolektorju.

Uporaba raztezne posode za varovanje kolektorskega (solarnega) kroga pred previsokim tlakom

• Pri prekoračitvi temperature uparjanja se lahko prične medij za prenos toplote uparjati,

posledično lahko celotna vsebina kolektorja v obliki pare razširi inštalacijo predtoka in

povratka.

• V ekstremnem primeru se lahko upari celotna mešanica vode in glikola v cevnem razvodu

ter v izmenjevalniku toplote – posledično naraste tlak v celotnem sistemu. Temperatura in

tlak padeta šele po ponovnem zagonu sistema oziroma pri prekinitvi dovoda sončne

energije – sončni zahod, pooblačitev.

• Solarna naprava mora ekstremni primer obvladati brez poškodb in se mora samodejno

znova vračati v normalno obratovanje.

• Varnostna predpisa po SIST EN 12975 in SISTEN 12976 predpisujeta načine zagotavljanja

varnosti solarno termične naprave in način zagotavljanja dopustnega tlaka z uporabo

raztezne posode ter varovanje pred previsokim tlakom z varnostnim ventilom.

Določitev prostornine raztezne posode

Membranska raztezna posoda je zaprta posoda, v kateri je prostor za plin (dušik) z membrano

ločen od prostora s tekočino (medija za prenos toplote) in katere predtlak je odvisen od višine

naprave.

Pomembno: Predtlak se mora prilagoditi statični višini skladno z obrazcem:

𝑝𝑠𝑡[bar] = 1 bar + 0,1 bar/m x statična višina [m] pri hladnem stanju

Tlak polnjenja naprave mora biti za 0,3 do 0,5 bar višji od predtlaka membranske raztezne

posode. Varnostna tekočinska predloga mora znašati najmanj 0,005 x prostornina tekočine v

celotni napravi, vendar najmanj 3 l.

Nazivno prostornino raztezne posode izračunamo z naslednjo enačbo:

𝑉𝑁 =(𝑉𝑉 + 𝑉2 + 𝑧. 𝑉𝐾). (𝑝𝑒 + 1)

𝑝𝑒 − 𝑝𝑠𝑡

VN[l] – nazivni volumen raztezne posode

𝑉𝑉 [l] – varnostna vodna podloga: VV = 0,005. VA − minimalno 3 l

𝑉𝐾 [𝑙] – prostornina kolektorja

𝑧 – število kolektorjev

𝑝𝑒[bar] – dopustni končni nadtlak


29

𝑝𝑒[bar] = 0,9 . 𝑝𝑠𝑖

𝑝𝑠𝑖[bar] – nastavljeni tlak varnostnega ventila

𝑝𝑠𝑡[bar] – predtlak dušika v raztezni posodi (nadtlak)

𝑉𝐴[𝑙] – količina tekočine v celotni napravi, ki jo izračunamo z upoštevanjem naslednje enačbe:

𝑉𝐴 = 𝑉𝑐𝑒𝑣𝑖 + 𝑉𝐼𝑇

𝑉𝑐𝑒𝑣𝑖[𝑙] – prostornina tekočine v razvodu

𝑉𝐼𝑇[𝑙] – prostornina toplotnega izmenjevalca

Zaradi možnosti nastajanja pare tudi v razvodu solarnega kroga je priporočljivo pomnožiti

dobljeno vrednost VN s faktorjem 1,5 in nato izbrati raztezno posodo iz kataloga proizvajalcev.

Varnostni ventil

Varnostni ventil v solarnem sistemu služi za izpuščanje viška

solarnega medija v primeru prekoračenja najvišjega dopustnega tlaka

v cevnem razvodu. Izpustni tlak varnostnega ventila mora biti za

najmanj 10 % večji od maksimalnega delovnega tlaka naprave.

Njegov imenski premer je odvisen od aperturne površine SSE.

Gravitacijska zavora

Gravitacijska zavora v solarnem sistemu služi za preprečevanje, da bi solarni medij, ki ima višjo

temperaturo od tiste v SSE, tekel v nasprotni smeri od predvidene. Do tega pojava pride ponoči

zaradi odsotnosti sončnega sevanja, ko se temperatura solarne tekočine v SSE zniža na nižjo

temperaturo, kot je v hranilniku toplote. Zaradi tega bi hladnejša voda iz SSE tekla skozi hranilnik

toplote in ga posledično hladila.

Ventil za polnjenje

Ventil za polnjenje v solarnem sistemu služi za polnjenje sistema s solarnim medijem. Pri tem se

hkrati nastavi delovni predtlak na 1,5–2,0 bar. Vgradi se ob ekspanzijski posodi.

Odzračevalni ventili

Odzračevalni ventili v solarnem sistemu služijo za izpuščanje zraka iz

sistema, ki vanj zaide pri polnjenju sistema ali ob morebitni netesnosti.

Običajno so nameščeni avtomatski odzračevalni ventili v najvišjih točkah

sistema.

Pogosto se posamezni varnostni, regulacijski in merilni instrumenti

solarnega sistema skupaj z obtočno črpalko, ekspanzijsko posodo in

avtomatsko regulacijo dobavijo kot en sestav (t.i. solarna postaja).

Slika 28: Varnostni ventil

Slika 29: Odzračevalni ventil


30

4. POSTAVITEV SPREJEMNIKA SONČNE ENERGIJE

4.1 Varnostni napotki Pred odločitvijo o vgradnji solarnega sistema na streho objekta oziroma na drugo primerno

ploskev moramo biti posebno pozorni na:

• nosilnost in stanje strešne konstrukcije – ploščati SSE obremenjujejo strešno konstrukcijo z

maso 20–30 kg/m2, vakuumski kolektorji pa z maso 20–25 kg/m2, kar pomeni, da moramo v

primeru negotovosti preveriti nosilnost s statičnim izračunom,

• izvedbo oziroma material strešne konstrukcije,

• možnosti za vgradnjo oziroma pritrjevanje SSE in inštalacij (cevi) na strešno konstrukcijo ter

za povezovalno inštalacijo s hranilnikom toplote,

• način dostopa in sestopa do strehe pri gradnji in vzdrževanju,

• vremenske pogoje na mestu vgradnje – predvsem izpostavljenost vetru in padavinam (toča,

sneg).

Pri postavitvi naprave na streho moramo upoštevati veljavne predpise in predpise o varstvu pri

delu ter uporabljati predpisana zaščitna sredstva. Posebno pozornost moramo posvetiti

preprečevanju padcev izvajalcev in orodja s streh. Prav tako moramo biti pozorni na nevarnosti,

ki jih lahko povzroči bližina električnih vodnikov pod napetostjo.

4.2 Osnovni načini postavitve SSE

Kolektorji morajo biti montirani tako, da dosegamo skozi celo leto optimalen doprinos energije.

Jeseni in spomladi je potrebno kot postavitve optimirati bolj kot poleti, ko znaša od 40–50°

(rdeča krivulja). Velikih doprinosov toplotne energije solarnih sistemov poleti ne potrebujemo,

saj je takrat sončno sevanje najmočnejše.

Slika 30: Doprinos kolektorja glede na naklonski kot


31

4.2.1 Postavitev na poševno streho

To je najbolj pogost način izvedbe ploščatih in SSE z vakuumskimi cevmi. Za pritrditev na strešno

konstrukcijo se uporabljajo posebni pritrdilni elementi iz aluminija, nerjavečega jekla ali

pocinkanega jekla (montažne kljuke, pritrdilne konzole, okvirji …), ki so vključeni v paket dobave

SSE. Za napeljavo povezovalnih inštalacij (cevi predtoka in povratka, regulacijski vodi …) pa je

priporočljivo uporabljati že predizdelane cevne elemente. Po pritrditvi SSE in izdelavi inštalacij je

potrebno cevni razvod toplotno izolirati in zaščititi pred vremenskimi vplivi, kar velja tudi za

regulacijske vode – povezavo tipal s krmilno regulacijsko enoto. Potrebni odmiki od strešne

ploskve, slemena strehe in drugih SSE v polju morajo biti skladni s tehničnimi navodili

proizvajalca opreme. Razdalja med strešno ploskvijo in dnom ohišja SSE znaša običajno med 5 in

15 cm.

Slika 31: Postavitev SSE na poševno streho

4.2.2 Postavitev v poševno streho Postavitev v poševno streho ima dve bistveni prednosti v primerjavi s postavitvijo na poševno

streho:

• bolj estetski izgled strehe,

• zmanjšanje toplotnih izgub skozi ohišje SSE.

Takšna izvedba je možna s ploščatimi in vakuumskimi SSE. Omejitev pa je kot nagiba strehe, ki

ne sme biti manjši od 25°, zato je ta način uporaben predvsem pri novogradnjah ali obnovah

strešnih konstrukcij. Za vgradnjo SSE v streho se posebni nosilni in pritrdilni elementi dobavijo

skupaj s SSE in so točno prilagojeni za določeno strešno kritino.


32

Slika 32: Postavitev SSE v poševno streho

4.2.3 Postavitev na ravno streho ali ravno površino Pri večjih objektih, ki imajo ravno streho, je ta način postavitve precej pogost. Praviloma se v

tem primeru SSE postavijo na posebne nosilce, da dosežemo potreben nagib. Nosilec se na

strešno konstrukcijo sidra s pomočjo posebnih sider. Mesto vgradnje sider in prehoda inštalacij

je potrebno po izvedbi ustrezno izolirati pred vlago. Kadar ustreznega sidranja ni mogoče izvesti,

je treba nosilce SSE ustrezno dodatno obremeniti z utežmi (mase 75 kg za stavbe z višino do 8 m

oziroma mase 127 kg za stavbe z višino do 20 m). Seveda je potrebno ustrezno preveriti

nosilnost strehe oz. njeno statiko. Pri izvedbi več polj SSE (v več vrstah) je na ravnih ploskvah

potrebno paziti na najmanjšo potrebno razdaljo (razmak) med vrstami, da preprečimo

medsebojno zasenčevanje. Minimalni potrebni razmak med vrstami SSE izračunamo z naslednjo

enačbo:

𝑎𝑅𝑆𝑆𝐸 = 𝑙𝑆𝑆𝐸 .𝑠𝑖𝑛𝛽

𝑡𝑎𝑛𝛼𝑠

𝑎𝑅𝑆𝑆𝐸 [𝑚] – medsebojni razmak vrst polj SSE na ravni ploskvi

𝑙𝑆𝑆𝐸 [𝑚] – dolžina SSE

𝛽 [°] – nagib SSE glede na vodoravno ploskev

𝛼𝑠 [°] – višina sonca (tabela 2.2)

Pri največkrat uporabljenih kotih 16° za in 45° za dobimo enostavno formulo:


33

𝑎𝑅𝑆𝑆𝐸 = 3,2 . 𝑙

Slika 33: Določevanje medsebojnega razmika vrst v polju SSE na ravni ploskvi

Mesto postavitve Način postavitve Izvedbe SSE

Ploščati Z vakuumskimi cevmi

S toplotnimi cevmi

(načelo »Heatpipe«)

Z U-cevmi

(načelo »Sydney«)

Poševna streha Na streho DA DA DA

V streho DA NE NE

Ravna streha Na strešno

ploskev

NE NE NE

Na nosilec DA DA DA

Fasada Na zid DA DA DA

Ravna ploskev Na nosilec DA DA DA

Tabela 12: Osnovni načini za postavitev SSE

Orientacija in nagib SSE

Največji delež sončne energije izkoristijo SSE, ki so orientirani proti jugu. Praktično pa tovrstna

orientacija ni vedno možna zaradi:

• dejanske usmerjenosti strehe ali ploskve, na kateri želimo postaviti SSE,

• objektov (drevesa, dimniki, sosednji objekti …), ki povzročajo zasenčenja SSE.

Praviloma vsak odklon SSE od južne orientacije zmanjšuje izkoristek sončne energije. Še

sprejemljiva so odstopanja za ± 30° iz južne smeri, ki pa jih moramo kompenzirati z večjimi

površinami SSE. Seveda se moramo vedno odločiti na dejanskem mestu predvidene postavitve

SSE. Enako velja tudi pri nagibu strešne ploskve, od namena uporabe solarnega sistema in

obdobja, v katerem nam je njegova učinkovitost najbolj pomembna.


34

Obdobje uporabe solarnega sistema Optimalen nagib SSE β [°]

Poleti 20

Pozimi 55

Letno povprečje 37

Tabela 13: Optimalen nagib SSE, odvisen od obdobja uporabe

Proizvajalci v sklopu svoje tehnične dokumentacije (nomogrami) ali z uporabo programske

opreme omogočajo določanje pogojev (orientacijo glede na smer neba, naklon SSE) za

doseganje najboljšega izkoristka sončnega sevanja za dano lego objekta, na katerega želimo

namestiti SSE.

Zaščita SSE pred udarom strele

SSE morajo biti zaščiteni pred udarom strele. Ohišje SSE moramo povezati s strelovodno

napravo, ki vodi do ozemljitve, z bakrenim vodom najmanjšega preseka 16 mm2. Priključek na

strelovodno napravo mora izvesti strokovno usposobljena oseba in pri tem upoštevati ustrezne

predpise in standarde. Izvesti moramo tudi ustrezne meritve strelovodne inštalacije. Prav tako

morajo biti vsi kovinski deli solarnega sistema na ustrezen način ozemljeni.

Slika 34: Priključek SSE na strelovodno napeljavo

Regulacija temperature

Solarni sistemi za pripravo STV morajo biti opremljeni z elementi, ki omogočajo avtomatsko

regulacijo pravilnega delovanja celotnega sistema in njegovo prilaganje zahtevanim pogojem.

Regulacija temelji na neprekinjenem merjenju temperatur v določenih točkah sistema. Sistem za

regulacijo delovanja nato ustrezno vklaplja ali izklaplja delovanje obtočne črpalke solarnega

medija. Avtomatska regulacija služi tudi za preprečevanje nezaželenih stanj v sistemu

(omejevanje pregrevanja STV v hranilniku, nadzor delovanja tipal …), prav tako mora pravočasno

vključiti dodatni vir toplote, če je to potrebno in sončno sevanje ne more pokriti vseh potreb po

toploti.


35

Regulacija temperaturne razlike

Regulacija temperaturne razlike je osnovna naloga regulacijske enote solarnega sistema. S tipali

stalno merimo temperaturo medija za prenos toplote v SSE in v hranilniku toplote. Na osnove

teh meritev pa krmilno regulacijska enota vklaplja ali izklaplja obtočno črpalko. V primeru

prekoračitve temperaturne razlike med temperaturo v SSE in hranilniku toplote, ki je nastavljena

na regulacijski enoti, se po potrebi obtočna črpalka vklopi ali izklopi. Nastavljene vrednosti so

lahko v naslednjih intervalih:

• vklop obtočne črpalke

- možno: 2–12 °C

- priporočeno, standardno: 5–8 °C

• izklop obtočne črpalke:

- možno: 1–10 °C

- priporočeno, standardno: 3 °C

Pri nastavljeni vrednosti temperaturne razlike za vključevanje obtočne črpalke moramo

upoštevati dolžino cevnega razvoda, kakovost toplotne izolacije ter dejstvo, da večja

temperaturna razlika povzroča večje toplotne izgube.

Najpomembnejši faktor pri izbiri temperaturne razlike izklopa obtočne črpalke pa je možnost

izbire zakasnitve izkopa.

Slika 35: Diagram regulacije temperaturne razlike v solarnem toplotnem sistemu

Maksimalno temperaturo STV v hranilniku toplote običajno nastavimo na 65 °C, saj je pri višjih

temperaturah bistveno bolj intenzivno izločanje vodnega kamna, kar na daljši rok poslabšuje

toplotno prehodnost na površini toplotnega izmenjevalca in zmanjšuje volumen STV.

Pomembno: maksimalna temperatura STV, pri kateri se izklopi delovanje obtočne črpalke, ne

varuje solarnega kroga, v katerem je medij za prenos toplote pred previsoko temperaturo.

Primer: obtočna črpalka se izklopi zaradi dosežene temperature 65 °C v zalogovniku STV,

temperatura v solarnem krogu in SSE pa naraste do 130 °C – obtočna črpalka se mora pri tej

temperaturi ponovno vklopiti, zato da odstrani akumulirano toploto v solarnem krogu in


36

prepreči nastanek poškodb. Temperatura hranilnika lahko naraste do največ 95 °C. Pri višji

temperaturi mora regulator obtočno črpalko ustaviti, da prepreči vretje STV v bojlerju.

Ponoči deluje črpalka tako dolgo, dokler ni hranilnik ohlajen na 65 °C. Prednost takšnih funkcij

regulatorja je v tem, da se izognemo temperaturam mirovanja (stagnacija), pri katerih se celotna

vsebina prenosnega medija glikola in vode v kolektorskem krogu popolnoma upari. Posledica so

okvare naprav v kolektorskem krogu ali prenosnega medija. Diferenčni temperaturni regulatorji

nudijo dodatne funkcije za zaščito pred zmrzaljo, za dopustniške faze, posebne funkcije za cevne

kolektorje, za regulacijo števila vrtljajev obtočnih črpalk itd. Večina solarnih regulatorjev lahko

vklopi dogrevanje STV v bojlerju, če njena temperatura pade pod nastavljeno minimalno

vrednost.


37

5. PROJEKTNA NALOGA

Za enodružinsko hišo v Velenju, v kateri biva 5 članov družine, je potrebno izdelati projekt

ogrevanja STV z uporabo sončne energije. Določiti je potrebno vse elemente, ki so nujni za

izvedbo ogrevanja, in določiti stopnjo pokritja. Za primer izračuna bomo izbrali sončne

kolektorje proizvajalca Stiebel Eltron SOL 27 Basic, za katere nam proizvajalec omogoča uporabo

nomograma, s katerim določimo bistvene elemente našega sistema.

1. Ugotavljanje potreb po topli vodi:

• 5 oseb,

• zmerna poraba,

• 40 l/oseba/dan – 45 °C – VDI 2067, skupaj 200 l.

2. Določitev potrebne prostornine ogrevalnika vode:

• čas zaloge tople vode (2 dni) je 300 l.

3. Določitev površine kolektorjev:

• lokacija Velenje,

• usmerjenost strehe J – nagib strehe 45°; Slovenija leži v coni II.

Potrebujemo 2 kolektorja SOL 27 BASIC, ki ju bomo vezali zaporedno – optimalni potrebni

pretok skozi kolektor – 40 l/(hm2) x 2,38 m2 x 2 = 190 l/h.


38


39

4. Izguba tlaka v kolektorjih – zaporedna vezava – medij za prenos toplote – mešanica glikol

40 %, voda 60 % – uporabimo diagram za kolektorje (EURO C 20 s podobnimi

hidravličnimi lastnostmi). Iz diagrama odčitamo tlačni padec 44 mbar.

Slika 36: Diagram za izbiro kolektorja

5. Določitev premera povezovalnih cevi do toplotnega hranilnika – priporočljiva hitrost v

cevi je 0,4–0,7 m/s. Izračunamo najmanjši potrebni notranji premer cevi:

𝑑 = √(4. 𝑄)

(3,14. 𝑣) = 0,11𝑚 = 11 𝑚𝑚

Izberemo bakreno cev Cu 15 x 1. Z uporabo diagrama določimo tlačni padec v cevnem razvodu. Odčitamo, da je tlačni padec približno 2,2 mbar/m (1 hPa = 1mbar).

6. Dolžina povezovalnih cevi je ocenjena na cca. 30 m – tlačni padec v ceveh znaša 66 Pa, tej vrednosti dodamo še 30 % za tlačne padce, ki nastanejo v spojnih elementi, kolenih, lokih, ventilih … Skupni tlačni padec cevnega razvoda znaša zato 85,8 mbar.


40

Slika 37: Določevanje padca tlaka cevnega razvoda

7. Tlačni padec v izmenjevalniku toplote v hranilniku STV odčitamo iz diagrama pri 190 l/h in znaša 2 mbar.


41

Slika 38: Določevanje padca tlaka v izmenjevalniku toplote

Z uporabo navedenega obrazca določimo skupne tlačne padce: ∆𝑝 = ∆𝑝𝑆𝑆𝐸 + ∆𝑝𝑟 + ∆𝑝𝑖𝑧 = 44 𝑚𝑏𝑎𝑟 + 85,8 𝑚𝑏𝑎𝑟 + 2 𝑚𝑏𝑎𝑟 = 131,8 𝑚𝑏𝑎𝑟

8. Izbira in nastavitev obtočne črpalke:

• pretok: 190 l/h = 0,19 m3/h

• tlačni padec: 131,8 mbar = 0,138 bar = 1,38 m vodnega stolpca S pomočjo programske opreme proizvajalca WILO Select 4 izberemo ustrezno črpalko. Programska oprema nam izbere frekvenčno regulirano črpalko WILO STRATOS 25/1-4 PN10, ki jo nastavimo na ustrezen pretok in tlačni padec. Navodila za izbor: https://www.youtube.com/watch?v=0NTJUfeyZuQ

Povezava do izbornega programa: http://select3.wilo-select.com/L2006/inner.asp?FRAMED=1&AW__GROUP=DE

tlač

na

izgu

ba

v m

bar

https://www.youtube.com/watch?v=0NTJUfeyZuQ

http://select3.wilo-select.com/L2006/inner.asp?FRAMED=1&AW__GROUP=DE


42


43

9. Za določitev prostornine raztezne posode uporabimo obrazec:

𝑉𝑁 =(𝑉𝑉 + 𝑉2 + 𝑧. 𝑉𝐾) . (𝑝𝑒 + 1)

𝑝𝑒 − 𝑝𝑠𝑡

Vv = 3 l

Β = 0,13 (prostorninski razteznostni koeficient)

V2 = VA . β = 13,47 l . 0,13 = 1,75 l

VK = 1,3 l

VIT = 9,5 l (podatek proizvajalca)

H = višinska razlika med najvišjo točko kolektorskega polja in vtokom črpalke

𝑉𝐴 = 𝑉𝑐𝑒𝑣𝑖 + 𝑉𝐼𝑇 = 3,97 𝑙 + 9,5 𝑙 = 13,47 𝑙

𝑉𝑐𝑒𝑣𝑖 = 𝜋 . 𝑑2

4 . 𝑙 =

𝜋 . (13 𝑚𝑚)2

4 . 30 . 103𝑚𝑚 = 39799520 𝑚𝑚3 = 3,97 𝑙

𝑝𝑠𝑡 = 1 𝑏𝑎𝑟 + 0,1 .𝑏𝑎𝑟

𝑚 . 8 𝑚 = 1,8 𝑏𝑎𝑟

𝑝𝑒[bar] = 0,9 . 𝑝𝑠𝑖 = 0,9 . 6 𝑏𝑎𝑟 = 5,4 𝑏𝑎𝑟

𝑉𝑁 =(3 𝑙 + 1,75 𝑙 + 2.1,3 𝑙) . (5,4 𝑏𝑎𝑟 + 1)

5,4 𝑏𝑎𝑟 − 1,8 𝑏𝑎𝑟 = 13,1 𝑙

Zaradi možnosti nastajanja pare tudi v cevnem razvodu solarnega kroga je priporočljivo vrednost

VN pomnožiti z varnostnim faktorjem 1,5. Dobimo prostornino 19,65 l, nato pa iz kataloga

proizvajalcev izberemo prvo večjo raztezno posodo (25 l).

Model Prostornina [l] Diameter [mm] Višina [mm] Razdalja E [mm] Priključek

SOLAR PLUS 12 12 294 281 - 3/4“

SOLAR PLUS 18 18 290 400 - 3/4“

SOLAR PLUS 25 25 324 415 - 3/4“

SOLAR PLUS 35 35 404 408 - 3/4“

SOLAR PLUS 50 50 407 530 - 3/4“

SOLAR PLUS 80 80 450 608 150 3/4“

SOLAR PLUS 105 105 500 665 165 3/4“

SOLAR PLUS 200 200 600 812 225 1“

SOLAR PLUS 250 250 630 957 245 1“

SOLAR PLUS 300 300 630 1105 245 1“

SOLAR PLUS 400 400 630 1450 245 1“

SOLAR PLUS 500 500 750 1340 290 1“

SOLAR PLUS 600 600 750 1555 290 1“

Tabela 14: Izbira raztezne posode


44

10. Izbira varnostnega ventila: glede na aperturno površino SSE (4,76 m2) skladno s SIST EN

12975-1 izberemo varnostni ventil DN 15. Za aperturne površine do 40 m2 izberemo

varnostni ventil DN 15, za površine do 80 m2 DN 20, za površine do 160 m2 pa DN 25.

11. Izbrati je potrebno še protipovratni ventil, avtomatske odzračevalne ventile, avtomatski

ločevalnik zraka, težnostno zavoro povratnega in dvižnega voda, polnilno praznilno pipo,

termometre, omejevalnik količine pretoka, zaporne ventile. Vsi ti elementi so običajno

vezani na dimenzijo cevne inštalacije. Izbrati moramo tudi toplotno izolacijo. Pri toplotni

izolaciji je potrebno paziti, da je sposobna prenesti zelo visoke temperature, ki lahko

nastanejo pri stagnaciji sistema (npr. Armacell HT ARMAFLEX).

12. Regulacija delovanja sistema: potrebno je izbrati ustrezen sistem regulacije za delovanje

sistema za pripravo STV, ki omogoča krmiljenje delovanja obtočne črpalke solarnega

sistema, tudi krmiljenje dodatnega vira toplote (plinskega kotla) in dodatne obtočne

črpalke.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

FKY FRY1 FRY2 R2 R1 R1 N N N N N L

Tip

alo

v

SSE

Tip

alo

v h

ran

ilnik

u

(zgo

raj)

Tip

alo

v h

ran

ilnik

u

(sp

od

aj)

Niz

kon

apet

ost

ni

rele

za

vklju

čeva

nje

do

dat

neg

a vi

ra

top

lote

Črp

alka

so

larn

ega

kro

ga

Črp

alka

kro

ga

do

dat

neg

a v

ira

top

lote

Nap

ajan

je 2

30 V

±

10 %

AC

50 –

60

Hz

SSE

obtočna črpalka

regulacijska enota

tipalo v SSE

←

hranilnik

tipalo v zgornjem delu hranilnikaSSE

tipalo v spodnjem delu hranilnikaSSE

dodatni vir

toplote

obtočna črpalka kroga dodatnega vira

toplote

Slika 39: Primer enostavne regulacije solarnega toplotnega kroga


45

Slika 41: Primer strešnega sidra

6. MONTAŽA KOLEKTORJEV

Sončni kolektorji se lahko zaradi svojih vsestranskih konstrukcijskih oblik inštalirajo na skorajda

vse zgradbe:

• pri novogradnjah ali pri posodobitvi zgradb,

• na nagnjene strehe, ravne strehe in fasade,

• prostostoječe na zemljišču,

• integrirano v površino strehe.

Načeloma morajo biti kolektorji montirani tako, da dosegamo skozi celo leto optimalen doprinos

energije. Naklon SSE prilagodimo obdobju, v katerem imamo na razpolago manj sončne

energije, zato kolektorje postavimo z večjim naklonom, kot bi bilo računsko optimalno (40–50°).

Velikih doprinosov toplotne energije solarnih sistemov poleti ne potrebujemo, saj so potrebe po

sanitarni topli vodi manjše. Zaradi varnostnih razlogov mora pritrditev kolektorjev prenašati

vremenske obremenitve, kot so nalivi, viharji in debelejše snežne odeje, od 20 do 25 let. Te

obremenitve predstavljajo poseben izziv za monterje

montažnih sistemov. Pomemben je standard, ki določa

statiko (DIN 1055), kategorizira v solarni tehniki mehanske

obremenitve na 4 cone obremenitve zaradi vetra in 5

zaradi snega, ki jih moramo upoštevati pri izbiri materiala

in montaži.

Na internetu obstaja različna programska oprema za

preračune in napotki:

http://www.windimnet2.de/sol_551.aspx.

Izdelovalci izdajo poleg navodil za montažo tudi napotke

za strokovno pritrditev kolektorjev na streho in

omogočajo nabavo ustreznih komponent za montažo.

Posebno poudarjajo podatek, da je potrebno zaradi

turbulenc na strešnih robovih kolektorje pritrditi v razdalji

približno enega metra od roba strehe. Po namestitvi

strešnih sider je potrebno streho zopet zatesniti s strešno opeko ali primernim pokritjem.

Ponudba certificiranih strešnih sider in montažnih

ogrodij za vse načine pritrditev na dvokapnih, ravnih

strehah in fasadah je zelo velika, kar pomeni za

inštalaterja veliko razbremenitev, saj bi moral v

nasprotnem primeru le-te sam razviti ali poiskati

ustrezne rešitve. Na spodnjih slikah je prikazana

montaža kolektorjev po navodilih podjetja Viessmann.

1 m

Slika 40: Razdalja pritrditve kolektorja od roba strehe

http://www.windimnet2.de/sol_551.aspx


46

Slika 44: Vakuumski cevni kolektor s škarniškim sidrom

Slika 42: Škarniško sidro Slika 42: Škarniški kavelj

Slika 46: Vakuumski kolektor s škarniškim kavljem

Slika 43: Škarniška prirobnica

Slika 46: Ravni kolektor s škarniškim kavljem

Montaža na nagnjeno streho

Za pritrditev kolektorjev poznamo univerzalne sisteme, ki poenostavijo montažo. Pritrditveni

sistemi so primerni za skoraj vse vrste streh in strešnih kritin ter za montažo na ravne strehe in

fasade.

Montaža na streho z različnimi pritrditvenimi sistemi:

Slika 45: Ravni kolektor s škarniškim sidrom

A – Kolektor

B – Škarniško sidro

C – Montažna tirnica

D – Nosilec cevi

A – Kolektor

B – Škarniški kavelj


D – Nosilec cevi


47

Slika 48: Ravni kolektor s škarniško prirobnico Slika 47: Vakuumski kolektor s škarniško prirobnico

Uporabnost pritrditvenih sistemov:

• Škarniško sidro je univerzalno uporabno za vse tržne strešne kritine in dimenzionirano za

maksimalno hitrosti vetra do 150 km/h.

• Škarniški kavelj se lahko uporabi za kritine s profilnimi strešniki in je dimenzioniran za

maksimalno hitrosti vetra do 150 km/h ter snežno breme do 1,25 kN/m2.

• Škarniška prirobnica je uporabna za kritine z bobrovcem in s skrilavcem ter

dimenzionirana za maksimalno hitrosti vetra do 150 km/h in snežno breme do 1,25

kN/m2.

Montaža kolektorjev:

https://www.youtube.com/watch?v=Gcgw13GF7AI

https://www.youtube.com/watch?v=Cd72sao80rw

A – Kolektor

B – Škarniška prirobnica


D – Nosilec cevi

https://www.youtube.com/watch?v=Gcgw13GF7AI

https://www.youtube.com/watch?v=Cd72sao80rw


48

7. ZAGON SISTEMA

Zagon sistema in preverjanje funkcionalnosti delovanja ter nastavitev potrebnih parametrov je

pomemben del izgradnje sistema, ki ga moramo izvesti pred predajo končnemu uporabniku. Po

montaži sistema je potrebno izvesti naslednja dela:

• izpiranje cevovodov in preizkus tesnosti,

• polnjenje cevnega razvoda s solarnim medijem,

• nastavitev delovnih parametrov – volumski pretok, nastavitev temperatur

sistema regulacije …,

• funkcionalni preizkus delovanja sistema.

Cevni razvod solarnega sistema je potrebno izprati takoj po zaključku montažnih del, da iz

sistema odstranimo morebitne nečistoče, ki so morebiti zašle v sistem med montažo. Predvsem

so kritični ostanki čistilnih materialov, ki jih uporabljamo med pripravo za spajanje cevi,

morebitni delčki, ki se odluščijo od spajk, delčki tesnil … Izpiranje sistema praviloma izvajamo v

hladnejšem delu dneva, da preprečimo nevarnost pregrevanja in izparevanje vode. Izpiranje

sistema naj traja med 10 in 20 minut. Po izvedenem izpiranju sistema je potrebno narediti

preizkus tesnosti, ki ga izvajamo s pitno vodo. V času preizkusa tesnosti zapremo izpustni ventil.

Tlak pri preizkusu tesnosti mora biti za 30 % večji od najnižjega delovnega predtlaka v delovnem

sistemu (1,3 x pst). V sistemu se tlak ne sme znižati vsaj eno uro, nato pa ga povečamo na

nastavljen tlak varnostnega ventila (psi) in na ta način preizkusimo delovanje tudi tega

varnostnega elementa.

Po zaključenem izpiranju in preizkusu tesnosti ter opravljenem testu delovanja varnostnega

ventila izpraznimo sistem, ki je bil napolnjen z vodovodno vodo. Pri izpraznjevanju sistema

izmerimo prostornino izpuščene vode, kar nam pomaga določiti potrebno količino solarnega

medija za polnjenje sistema. Vse ostanke vode iz sistema odstranimo s pomočjo vpihovanja

stisnjenega zraka. Pred polnjenjem sistema je nujno potrebno očistiti lovilec nečistoč.

Polnjenje cevnega razvoda je potrebno izvesti takoj po izpiranju in preizkusu tesnosti. Sistem

napolnimo z ustrezno pripravljenim solarnim medijem, ki ga je potrebno pred uporabo

temeljito premešati. Temperaturo zmrzovanja zmesi vode in glikola pred polnjenjem izmerimo z

refraktometrom. Polnjenje izvedemo s črpalko, ki doseže tlak najmanj 2 bar, tlak v sistemu pri

polnjenju pa mora biti za najmanj 0,5 bar višji od predtlaka v najvišji točki solarnega sistema

oziroma pri vrhu SSE. Pri polnjenju mora biti izpustni ventil zaprt, med polnjenjem sistema

moramo sistem odzračevati. Po zaključku polnjenja vključimo obtočno črpalko, da s solarnim

medijem popolnoma napolnimo sistem in da se morebitni zračni žepi odstranijo iz sistema.

Določene izvedbe obtočnih črpalk imajo poseben program delovanja (traja običajno 10 min), ki

je namenjen odzračevanju sistema. Sistem odzračujemo toliko časa, da se v njem vzpostavi

stabilen tlak tudi v času obratovanja obtočne črpalke. Nato preverimo, ali je v sistemu ustrezen

tlak, in ga po potrebi dopolnimo s solarno tekočino. Ko je solarni krog napolnjen z medijem in

pod ustreznim tlakom, lahko napolnimo ogrevalnik sanitarne vode s hladno vodo – odpremo


49

zaporni ventil, ki ga povezuje z vodovodno inštalacijo v objektu.

Nastavitev delovnih parametrov oziroma predvidenih vrednosti pretoka solarnega medija je

pomemben pogoj za optimalno delovanje sistema. Zahtevani pretok grobo nastavimo z

nastavitvijo hitrosti delovanja črpalke oz. vnosom vrednosti tlačnega padca, ki ga mora obtočna

črpalka premagati. Natančno vrednost pretoka pa nastavimo z omejevalnikom pretoka, če je ta

vgrajen v sistem. Pretok obtočne črpalke naj bi znašal med 40 in 70 l/(m2h) površine

sprejemnika sončne energije. Dejanske vrednosti pretoka lahko odčitamo na merilniku pretoka.

Če pa le-ta v sistem ni vgrajen, lahko primernost pretoka solarnega medija ocenimo na osnovi

temperaturne razlike med predtokom in povratkom iz SSE. Temperaturna razlika naj bi bila v

obdobju najmočnejšega sončnega sevanja (opoldne) med 10 in 15 °C.

Nastavitev optimalnih temperaturnih razlik za vključevanje in izključevanje obtočne črpalke je

pogoj za gospodarno delovanje sistema za pripravo STV z dobro stopnjo pokritja potreb.

Temperaturna razlika med temperaturo SSE in temperaturo v hranilniku vode za vključevanje

obtočne črpalke je nastavljena na vrednosti med 5 in 8 °C, temperaturna razlika za izklop črpalke

pa je med 2 in 3 °C. Pri daljših povezavah med SSE in hranilnikom toplote so vrednosti bližje

zgornji meji.

7.1 Vzdrževanje sistema

Sistemi za pripravo STV z uporabo sončne energije praviloma ne zahtevajo zahtevnega in

pogostega vzdrževanja. Potrebno pa je v času funkcionalnega preverjanja delovanja (po zagonu

naprave) spremljati izgube tlaka in po potrebi dopolnjevati solarni medij. V preglednici so zbrana

opravila, ki jih je potrebno izvajati v predvidenih intervalih.


50

Vzdrževalna dela Vzdrževalni interval

Solarni krog

Preverite zaščito solarne tekočine pred zmrzovanjem (uporabite Vaillantov tester solarne tekočine).

letno

Preverite tlak naprave. letno

Preverite delovanje obtočne črpalke. letno

Odzračite napeljavo. letno

Preverite količino obtoka v solarnem krogu. letno

Preverite delovanje termostatskega mešalnega ventila za toplo vodo. letno

Po potrebi dotočite solarno tekočino. letno

Preverite količino iztočene tekočine. letno

Sprostite loputo za preprečevanje povratka. letno

Preverite predtlak raztezne posode. letno

Kolektor

Vizualni pregled kolektorja, pritrditve kolektorjev in priključnih spojev letno

Preverite pritrditev in umazanost nosilcev in sestavnih delov kolektorjev. letno

Preverite morebitne poškodbe na izolaciji cevi. letno

Solarni regulator

Preverite delovanje črpalke (vklop/izklop, avtomatično). letno

Preverite prikaz temperature tipala. letno

Obtočni vod/dodatno ogrevanje

Preverite obtočno črpalko. letno

Preverite nastavitev časovnega preklopnika/časovnih programov. letno

Preverite, ali dodatno ogrevanje omogoča želeno temperaturo izklopa. letno

Zbiralnik

Čiščenje zbiralnika letno

Preverite magnezijevo anodo in jo po potrebi zamenjajte. letno

Po potrebi preverite anodo z zunanjim napajanjem. letno

Po potrebi odzračite toplotni izmenjevalnik. letno

Preverite tesnjenje priključkov. letno

Tabela 15: Vzdrževalna dela po intervalih

7.2 Motnje, vzroki in ukrepi za odpravljanje V naslednji preglednici je seznam najbolj pogostih težav in napak, ki se pojavljajo pri delovanju sistema priprave STV, njihove detekcije in ukrepi za odpravljanje:


51

Motnja Vzrok Ukrep

Črpalka ne deluje, čeprav je

kolektor toplejši od zbiralnika (ni

slišati zvoka motorja in tipalo ne

zaznava tresljajev).

1. Ni električnega toka. Preverite vodnike in varovalke.

2. Nastavljena je previsoka

temperatura

razlika ali pa se regulator ne vklopi.

Preverite regulator.

Preverite temperaturno tipalo.

Znižajte temperaturno razliko 3. Dosežena je maksimalna

temperatura.

4. Gred črpalke je blokirana zaradi

nakopičenih usedlin.

Za kratek čas preklopite na maks.

število vrtljajev ali sprostite rotor,

potisnite izvijač v utor in obrnite z

roko.

5. Črpalka je umazana. Demontirajte in očistite črpalko.

Zaprite omejevalnik količine pretoka

in krogelno pipo črpalke.

6. Črpalka je v okvari. Zamenjajte črpalko.

7. Pretok ni pravilno nastavljen. Preverite nastavitev, po potrebi

popravite.

Črpalka deluje, vendar iz

kolektorja voda (več) ne izteka

(črpalka je vroča).

Temperaturi dvižnega in

povratnega voda sta enaki ali pa

se temperatura zbiralnika sploh

ne dvigne oz. se le malo dvigne.

V napeljavi se nahaja zrak. Preverite tlak naprave. Črpalko

sunkovito vklopite z maksimalno

močjo.

Odprite odzračevalnik na kolektorju,

črpalki in zbiralniku in jih odzračite.

Odzračite loputo za preprečevanje

povratka.

V primeru, da ni izboljšanja, preverite

napeljavo vodov, če so kjerkoli

izbokline in zavoji.

(npr. pri izstopu iz stolpcev ali pri obv

odih

vodovoda). Spremenite izvedbo napelj

ave ali

namestite dodatni odzračevalnik. Ko j

e na-

peljava ponovno v obratovanju in je p

onov-

no napolnjena, preverite avtomatski o

dzra-

čevalnik. Odvijte zaščitni pokrov in s t

opo

iglo preverite gibljivost plovca. Če se

plovec

ne giblje, zamenjajte odzračevalnik.

Črpalka se prepozno vklopi in

prekmalu izklopi.

Temperaturna razlika med kolektorjem

in zbiralnikom je nastavljena previsoko.

Zmanjšajte temperaturno razliko.

Črpalka se vklopi in nato takoj

ponovno izklopi. To se nekajkrat

ponovi, preden naprava tekoče

deluje. Zvečer je opaziti isto.

Temperaturna razlika regulatorja je

premajhna ali je preklopna stopnja

črpalke nastavljena previsoko.

Osončenost ne zadostuje, da bi se

celotno cevno omrežje segrelo.

Preverite, ali je cevno omrežje v

celoti izolirano. Povečajte

temperaturno razliko regulatorja.

Taktiranje napeljave Napačen položaj tipala kolektorja Tipalo kolektorja postavite na dvižni

vod. Izolirajte tipalo kolektorja.

Tabela 16: Motnje, vzroki in ukrepi pri delovanju naprave


52

8. VIRI IN LITERATURA

Papler D. (2012). Osnove uporabe solarnih toplotnih in fotonapetostnih sistemov. Ljubljana:

Energetika marketing.

Navodilo za projektiranje. Viessmann. Pridobljeno 24. 9. 2017 iz https://www.viessmann.si.

Izbira črpalke. Wilo. Pridobljeno 21. 9. 2017 iz https://www.wilo.com.

https://www.viessmann.si/

https://www.wilo.com/

Documents

OSNOVE TERMOSOLARNIH SISTEMOV - Razvoj UPD...Razvoj UPD î ì7« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017 I Radovan Repnik,