Solarni sistemi

Solarni sistemi so v času energetske krize in umazanega okolja že nujnost, poleg tega je pa tudi cena energije na ta način bistveno nižja. Solarni sistemi uporabljajo kot sprejemnik vakuumsko cev ali solarni kolektor. Vakuumske cevi imajo to prednost pred ploščatimi, da zaradi vakuuma, ki je absolutni izolator, ne oddajajo nobene toplote, okrogla oblika pa omogoča večje celodnevne izkoristke. Vakuumski sprejemniki grejejo vodo tudi v mrzlih in sončnih zimskih dneh, ko je temperatura pod 0°C.
 

Solarni kolektorji morajo biti pravilno nameščeni. Izkoristki sprejemnikov sončne energije oziroma sončnih kolektorjev bodo večji, če bodo ti pravilno nameščeni. Paziti je treba na najboljši naklon glede na vpadni kot sončnih žarkov in orientacijo. Poskrbeti je treba, da solarni ali sončni kolektorji niso osenčeni. Solarni kolektor namestimo tako, da izkoristimo strehe in nadstreške z naklonom, na ravne strehe pa namestimo solarni kolektor s posebno konstrukcijo. Vrtljivi sprejemniki, ki sledijo poti sonca, so zaradi posebnih mehanizmov veliko dražji, izkoristki pa ne upravičijo večje investicije.

Kadar se odločite za solarni sistem za gretje sanitarne vode ali tudi za ogrevanje vode, za gretje prostorov, je najprej treba razmisliti, kam namestiti solarni kolektor in ali imamo dovolj razpoložljivega prostora. Od vgradnje in naklona je namreč odvisno, ali bomo lahko dosegli želene izkoristke. Solarni sistemi imajo največji izkoristek , če so solarni kolektorji nameščeni pravokotno na vpadni kot svetlobe sončnih žarkov.
 

Za ogrevanje sanitarne vode za štiričlansko družino v povprečju potrebujemo približno šest kvadratnih metrov absorpcijske površine vgrajenih sprejemnikov. Z njimi lahko zagotovimo do 70 odstotkov potreb po topli vodi na leto. Povedano drugače, s takšno površino sprejemnikov od pozne pomladi do zgodnje jeseni lahko pripravljamo vso toplo vodo. Strokovnjaki so izračunali, da tako prihranimo do 400 litrov kurilnega olja na leto in hkrati zmanjšamo izpuste emisij ogljikovega dioksida do 1040 kilogramov na leto.

Če želimo s sončnimi kolektorji ogrevati vodo za ogrevalni sistem v prostorih, bomo potrebovali večjo površino sprejemnikov. Za štiričlansko družino, ki živi v približno 150 kvadratnih metrov veliki hiši, ki je srednje dobro toplotno izolirana, bo povprečno zadostovalo 16 kvadratnih metrov sprejemnikov. Na leto lahko s takšnim sistemom prihranimo približno 700 litrov kurilnega olja oziroma emisije ogljikovega dioksida zmanjšamo za približno 1800 kilogramov. Seveda so prihranek energije ter hkrati potrebna površina kolektorjev in tudi učinkovitost solarnega sistema odvisni od tega, kako je hiša zasnovana, grajena in toplotno izolirana. Za enake učinke bomo potrebovali najmanj sončne energije v pasivni hiši, nekaj več v nizkoenergijski in precej več v klasično grajeni hiši. Poudariti je treba, da to velja samo za ogrevanje prostorov, energija, ki jo potrebujemo za ogrevanje sanitarne vode, je enaka ne glede na energijsko varčnost hiše.
 

Na izkoristke sprejemnikov tako vplivajo osenčenje, naklon in orientacija glede na strani neba. Mesto, kjer naj bi bili vgrajeni, ne sme biti osenčeno v nobenem delu dneva. Tako je treba najti mesto ali pa poskrbeti, da nanj ne bodo padale sence dreves, sosednjih stavb ali senca bližnjega hriba. Takšna mesta so ponavadi strehe hiš, pomožnih objektov ali nadstreškov, strehe morajo imeti zadosten naklon, njihovo sleme naj bi bilo orientirano vzhod–zahod.

Izkoristki sistema bodo največji, če so sprejemniki obrnjeni proti jugu, saj bodo tako sončnemu sevanju izpostavljeni ves dan. Dobre oziroma zadostne izkoristke bomo dosegli tudi, če sprejemnike usmerimo za 15 stopinj na vzhod ali zahod, saj so izgube pridobljene energije še zanemarljive. Večja odstopanja od idealne južne usmeritve pomenijo slabšo učinkovitost celotnega termosolarnega sistema.

Če nimamo primerne površine, lahko boljšo učinkovitost sistema dosežemo z različnimi ukrepi. Lahko se odločimo za vgradnjo večje površine sprejemnikov ali se odločimo za vgradnjo dveh kolektorskih polj. To pomeni, da polji hidravlično povežemo ter z nastavitvijo na regulaciji sistema dopoldne izkoriščamo polje, orientirano na vzhod, popoldne pa polje, orientirano na zahod. Ta možnost je primerna predvsem pri strehah s slemenom sever–jug.
 

Za naklone velja, da so lahko nižji, če so sončni sprejemniki namenjeni le ogrevanju sanitarne vode. Pri sistemih, ki jih nameravamo uporabljati tudi za ogrevanje prostorov, kar pomeni, da želimo zbrati čim več energije tudi v prehodnih obdobjih in pozimi, ko je sonce nižje na nebu, pa morajo biti nakloni večji. Najbolje od 35 do 50 stopinj. Pri ravnih in strehah z majhnimi nakloni zahtevane naklone dosežemo z vgradnjo sprejemnikov na posebne konstrukcije, s katerimi osnovno konstrukcijo za pritrditev sprejemnikov dvignemo na želeni naklon. Pri tem mora biti nosilna konstrukcija vgrajena nad ravnjo strešne kritin.

Sončne sprejemnike lahko vgradimo tudi na fasado hiše. Vendar to ni najbolj gospodarna odločitev. Zaradi popolnoma navpične vgradnje se izkoristek kolektorskega polja precej zmanjša. To pomeni, da bi za učinke, primerljive s sprejemniki vgrajenimi na strehi z naklonom, potrebovali veliko večjo absorpcijsko površino. To pomeni, da bo čas vračila naložbe precej daljši.

Odločimo se lahko za vgradnjo vrtljivih sončnih sprejemnikov, ki spremljajo pot sonca podnevi in v različnih letnih časih. Kolektorsko polje lahko sledi okoli svoje navpične osi od vzhoda zjutraj proti zahodu zvečer ali pa okoli vodoravne osi, ki pomeni večji naklon pozimi in manjši poleti. Na voljo so tudi solarni sistemi, ki so sočasno vrtljivi okoli obeh osi. Ker tovrstni sprejemniki ves čas sledijo soncu, bi pričakovali, da so njihovi izkoristki veliko večji od nepomičnih sprejemnikov, vendar je učinkovitost takšnega sistema le malo višja. Pri tem je treba upoštevati precej visoko investicijo predvsem v mehanizme za obračanje in zahtevno vgradnjo, s katero je treba zagotoviti kljubovanje vsem vremenskim vplivom.