Vrtić Stari Mikanovci 2018., projektom energetske obnove predviđena je sanacija toplinske ovojnice zgrade oblaganjem dodatnim slojem toplinske izolacije mineralne vune s ciljem smanjivanja toplinskih gubitaka. Strojarski sustav priprema sanitarne tople vode proširuje se solarnim kolektorima.
Solarni sustav je opskrba energijom bez stvaranja štetnih plinova, kojom se štede fosilni energenti i rasterećuje okoliš. Solarni sustavi u nabavi iziskuju relativno velike investicije, međutim, osiguravaju donekle i neovisnost od porasta cijene nafte i plina ili drugih izvora energije. Solarni sustav je investicija u budućnost koja ne zahtijeva opsežno održavanje, ne podliježe krizama i osigurava određenu neovisnost. Dozračena energija koja dospijeva do površine zemlje naziva se globalnim zračenjem. Snaga i udio izravnog i difuznog zračenja u velikoj mjeri ovise o godišnjoj dobi i lokalnim vremenskim prilikama. Difuzno zračenje nastaje raspršivanjem, refleksijom i lomom na oblacima i česticama u zraku. Ono se također može iskoristiti za solarnu tehniku. U oblanom danu s difuznim udjelom zračenja od 80% dozračena energija je 300 W/m2. Ovisno o lokaciji, godišnje sunčevo zračenje u Hrvatskoj iznosi od 1.150 do 1.600 kWh/m2. Načelno vrijedi: I na našim prostorima Sunce daje dovoljno energije zračenja za zagrijavanje PTV i podršku grijanju.
Sunčevo je zračenje najintenzivnije oko podneva. Stoga bi kolektori trebali biti tako postavljeni da su u podne okrenuti na jug. Tu orijentaciju nazivamo Azimutovim kutem pri cemu 0° označava orijentaciju na jug. Ukoliko orijentacija kolektora odstupa od optimalne orijentacije, tada se godišnje zračenje na površinu kolektora smanjuje što je veće odstupanje od idealnog smjera i nagiba, što u pravilu možemo kompenzirati većom površinom kolektora.
Solarni stupanj pokrivenosti je ciljna veličina orijentacije koja određuje mjerodavne dimenzije površine kolektora i volumena spremnika. Ovaj stupanj opisuje udio potrebe za toplinskom energijom koji treba pokriti solarni sustav. Zimi je, zbog male količine sunčeva zračenja, nemoguće 100 % pokriti toplinske potrebe za grijanjem. Odgovarajućim povećanjem površine kolektora neznatno se doduše može povećati pokrivenost zimi. Ali, to nesumnjivo dovodi do viška u ljetnim mjesecima što pored male gospodarske rentabilnosti dovodi do dodatnog termičkog opterećenja ukupnog postrojenja. Potpuna pokrivenost sunčevom energijom moguća je stoga samo pomoću velikih međuspremnika.
Kod malih je sustava kao npr. obiteljske kuće ili kuće za dvije obitelji) potreban stupanj pokrivenosti od cca. 60 % za grijanje PTV. Kod srednjih solarih sustava (stambena zgrada, sportski centri itd.) odabire se stupanj pokrivenosti od cca. 30 - 45 %. Kod velikih sustava (stambene zgrade, dom za starije osobe itd.) s više od 30 - 40 m2 površine kolektorskog polja nastoji se postići stupanj pokrivenosti od < 20 %. Ovdje je riječ o tzv. sustavima za predgrijavanje. Razlog za različite stupnjeve pokrivenosti prije svega leži u gospodarskoj optimizaciji. Eventualni solarni viškovi smatraju se gubicima. Takvo shvaćanje ima posebno značenje kod velikih postrojenja s večim investicijama.
Solarni stupanj korisnosti sustava je odnos topline koju solarni sustav predaje konvencionalnom sustavu i sunčeve energije koja je zračila na površini kolektora. Stupnjevi korisnosti promatraju se uvijek tijekom duljeg razdoblja (više mjeseci ili jednu godinu). Služe prvenstveno energetskoj procjeni postrojenja. U okviru gospodarske optimizacije teži se što većem stupnju korisnosti. Stupanj korisnosti uobičajenih solarnih sustava za zagrijavanje PTV u obiteljskim kućama ili kućama za dvije obitelji kod sustava s 60 % pokrivenosti iznosi otprilike 30 - 45 %. To znači da se od cca 1000 kWh/m2g zraćenja može proizvesti 300 - 400 kWh/m2g korisne topline. Sustavi za predgrijavanje mogu proizvesti do 600 kWh/m2g. Minimalni prinos kolektora od 525 kWh/m2g je ispitna vrijednost koja je dobivena u „uvjetima za ispitivanje“ Ne može se usporediti s prinosom realnih postrojenja.
Kod projektiranja večih postrojenja od posebnog značaja je pojam iskorištenost kapaciteta. To je mjera za dnevnu potrošnju PTV po m2 površine kolektora. Važan je instrument za energetsku optimizaciju solarnoga sustava. Kod manjih sustava dnevna iskorištenost kapaciteta često iznosi od 30 - 40 l PTV po m2 površine kolektora, dok je za velike sustave dnevno potrebno cca 70 l PTV po m2 površine kolektora.
REGULACIJA SUSTAVA
Primarna regulacija upravlja radom međuspremnika tople vode grijanja, radom kruga pripreme PTV i recirkulacijom. Sve prema funkcionalnoj shemi primarne regulacije na kojoj se vidi način povezivanje lokalnih osjetnika temperature te regulacijske opreme u polju. U glavnoj prostoriji postavlja se programabilni regulator kojim se upravlja radom sustava. Solarna regulacija uključuje crpku solarnog kruga kada je zadovoljena razlika temperature podešena na istoj. Solarna crpka je uključena sve do trenutka kada se prekorači minimalna podešena temperaturna razlika. Ako solarni prinos nije zadovoljavajući u odnosu na potrošnju, dogrijavanje spremnika se vrši putem uređaja za grijanje.
Opis načina montaže i uporabe sustava, uvjete za održavanje sustava
Montaža kolektora moguća je, ovisno o građevinskim uvjetima, na krovu kuće, integrirana u krov ili u samostojećoj izvedbi. Kod montaže na krov kolektori su postavljeni na specijalnim držačima (krovni nosači), koji se od krovnih greda ili letvi izvlače između crijepova van. Polazni i povratni vod je potrebno izvesti s toplinskom izolacijom otpornom na vremenske uvjete i UV zračenje. Cijev se uvodi u krovište kroz crijep s otvorom za prozračivanje. Nema zahvata u pokrovu krova, jer se kolektor nalazi u vanjskom dijelu. Gubici topline su nešto veći nego kod montaže u krov
Montaža na krov je klasični, odnosno najjednostavniji i najbrži način montaže, pri čemu se kolektori montiraju na specijalne držaće preko pokrova krova. Na slici dodatno su, pored mehaničkih komponenata, predstavljeni i hidraulički sklopovi i setovi za povezivanje. Za montažu se kroz pokrov crijepa provodi krovni nosač i pričvršćuju na rog ili letvicu. Budući da se standardan krovni nosač tip P može učvrstiti na rog ili letvicu, omogućena je velika fleksibilnost postavljanja.
Na krovne nosače se postavljaju montažne šine te se zajedno s kolektorom pričvršćuju za krovni nosač. Krovni nosač i šina su profilirani kako bi omogućili jednostavnu montažu. Kod montaže više kolektora jednog pored drugog, vodilice se povezuju jednostavnim utičnim elementima za povezivanje. Sunce zagrijava apsorber i solarnu tekućinu koja cirkulira u njemu. Solarna tekućina se pomoću cirkulacijske crpke prenosi u donji izmjenjivač topline bivalentnoga solarnoga spremnika gdje svoju toplinu predaje vodi u spremniku. Solarni regulator uključuje cirkulacijsku crpku u solarnom krugu samo u slučaju kad je temperatura u
kolektoru viša od one u donjem dijelu spremnika. Razlika u temperaturi utvrđuje se osjetnikom temperature na kolektoru i na bivalentnom solarnom spremniku PTV. Najčešće se namjeste vrijednosti od 5 K i 10 K. Ukoliko razlika u temperaturi prijeđe određeni prag od npr. 3 K regulator crpke se ponovno isključuje, budući da se ne može očekivati značajnija energetska dobit, a crpka ne treba nužno trošiti struju. Ako sunčevo zračenje nije dovoljno za zagrijavanje PTV, konvencionalni sustav grijanja dogrijava gornje područje spremnika na željenu temperaturu. U obiteljskoj kući temperatura od 45 °C u pravilu je dovoljna za sve primjene (tuširanje, kupanje, čišćenje itd.). Za velike sustave je prema smjernicama njemačke udruge za plin i vodu (DVGW) propisana temperatura od 60 °C. Što se izabere niža temperatura, to učinkovitije radi solarni kao i cjelokupni sustav.
Arhitektonski projekt
Tihomir Kostić, mag.ing.arh.
Elektrotehnički projekt
Sanja Anđelković, dipl.ing.el.
Strojarski projekt
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.
