Saules enerģiju var izmantot divējādi - ar fotoelektrisko moduļu palīdzību izstrādājot elektrību vai ar saules kolektoriem uzsildot ūdeni. Saules kolektori mēdz būt divu veidu - ar vakuuma caurulēm un plakanie. Pateicoties zemākai cenai un izmantošanas vienkāršumu populārāki ir plakanie saules kolektori.

Plakanais saules kolektors

Dažādu ražotāju piedāvāto kolektoru konstrukcija ir līdzīga, atšķiras parasti tikai materiāli, ko izmanto ražošanā, darbu kvalitāte un tehnoloģiskais aprīkojums. Ārējā jeb redzamā kolektora daļa absorbē un nogādā sistēmā saules enerģiju. Pārējās, neredzamās sistēmas daļas ir rezervuārs ūdens uzsildīšanai, kontrolleris, cirkulācijas sūknis, paplašināšanas sūknis un caurules, kas nodrošina šķidruma cirkulāciju.

Saules kolektora un tā konstrukcijas tipa izvēle

Kolektoriem ar vakuuma caurulēm (zīm.1) ir augstāks saules enerģijas izmantošanas koeficients, taču tos izmanto mazāk, jo to ekspluatācija ir sarežģītāka, bet sākotnējā cena krietni augstāka.

1. Vara caurule ar šķidrumu 2. Vakuums 3. Stikls

Vakuuma kolektoru lielākā problēma ir vakuuma bojājumi, kas prasa biežu nebūt ne lēto detaļu nomaiņu. Turklāt līdz augstām temperatūrām uzsilstošais šķidrums ātrāk kā plakanajos kolektoros zaudē savas vērtīgas īpašības, tādēļ tas arī ir jāmaina, taču bez speciālā aprīkojuma to praktiski neiespējami izdarīt. Pat 2,5 cm liela krusas grauda iekļūšana kolektorā var izraisīt nopietnas problēmas.

Plakanā saules kolektora konstrukcija ir vienkāršāka, tas turklāt ir lētāks. Saules enerģiju absorbē īpašais melnās krāsas materiāls - absorbētājs. Piemēram, plakanā kolektora Shuco absorbētājs uzsūc līdz 95% uz tā virsmas nonākošās saules enerģijas. Absorbētājs siltumā pārvērsto enerģiju nogādā metāla plāksnēs, no kurienes tas nonāk ar šķidrumu pildītajās cirkulācijas caurulēs. Kontakts starp metāla plāksni un cirkulācijas caurulēm ir ļoti būtisks, jo tas ietekmē siltumapgādes efektivitāti. Kontakti mēdz būt vairāku veidu.

1. Vara plāksnīte 2. Vara caurule 3. Metinātais savienojums 4. Lodētais savienojums 5. Alumīnija plāksne 6. Plakanā vara caurule 7. Piegulošā alumīnija plāksne

Speciālisti uzskata, ka efektīvāka ir plakanā vara caurulīte, jo tai ir lielāka saskares virsma ar metāla plāksni. Shuco sistēmās izmanto alumīnija plāksnes.

Izvēloties plakano kolektoru, jāņem vērā tas, cik vienkārši to būs samontēt. Liela kolektora platība tiks pakļauta dabas apstākļu ietekmei, tam ir jābūt ērti transportējamam un montējamam. Shuco ir radusi ļoti vienkāršu un efektīvu risinājumu - 8 mm rievu gar ietvaru rokturiem, kas nepieciešami iekārtas transportēšanai un stiprināšanas elementu fiksēšanai.

Kolektora un nesošās konstrukcijas stiprinājums

Kolektora jaudīguma aprēķini

Vai varam cerēt, ka pēc sistēmas ierīkošanas visa mājokļa apkurināšanai un ūdens uzsildīšanai nepieciešamā enerģija tiks saņemta tikai un vienīgi no saules? Diezin vai...

Saules enerģijas sistēmu ražotāji ir noteikuši, ka tās atmaksājas gadījumos, kad tiek pareizi pieskaņotas konkrētā patērētāja prasībām. Šeit ir spēkā citādāki noteikumi, kā projektējot parastās apkures sistēmas. Solārās sistēmas parasti tiek izmantotas kopā ar tradicionālām sistēmām, tādēļ tās tiek izrēķinātas, ņemot vērā vidējo karstā ūdens patēriņu vasarā. Plānojot saules kolektoru sistēmas, kas ir paredzētas nelielā daudzuma karstā ūdens ražošanai (dzīvojamā māja vienai vai divām ģimenēm), tad var gaidīt, ka saules enerģija nodrošinās 50-65% nepieciešamās enerģijas gadā. Ir jāizvairās no pārlieku lielām sistēmām, jo šādos gadījumos saule, protams, saražos pietiekoši daudz enerģijas, taču tā tiks daudz mazāk izmantota, turklāt pieaugs arī iekārtu izmaksas.

X - mēneši Y - nepieciešamā enerģija un tās saņemšana no saules stariem 1 - Siltuma daudzums, kas ir nepieciešams vecās būves apkurināšanas 2 - Siltuma daudzums, kas nepieciešams jaunbūves apkurināšanai 3 - Enerģija no kolektora ar virsmas platību 30 m2 4 - Enerģija no kolektora ar platību 6 m2 5 - Enerģijas daudzums, kas nepieciešams ūdens uzsildīšanai

Ja nepieciešams, lai saule saražotu ap 60% visas enerģijas, kas ir nepieciešama ūdens uzsildīšanai, vērā tiek ņemta nepieciešamā saules kolektora derīgā platība uz vienu cilvēku - aptuveni 1,3 m2. Tādējādi 4 cilvēku ģimenei būs nepieciešami 5-6 m2 vai vismaz divi kolektori.

Lai saules enerģiju izmantotu arī apkurei, aprēķinos jāatceras, ka tai jāveido 15-25% kopējā enerģijas daudzuma, kas ir nepieciešams ūdens uzsildīšanai un apkurei. Šādā gadījumā kolektoru platība tiek noteikta pēc aprēķina 0,8 m2 - 1,1 m2 uz dzīvojamās platības desmit metriem. Var rēķināt arī savādāk - palielināt kolektoru platību, kas ir paredzēti karstā ūdens sagatavošanai, divas vai trīs reizes. Abos gadījumos nonākam pie analoģiska rezultāta - ir nepieciešami 4-5 kolektori atkarībā no to izmēriem.

Kārdinoša iespēja - vasarā izmantot saules enerģiju ūdens uzsildīšanai baseinā, Ja baseins atrodas ārā, bet saules kolektorus plānots izmantot tikai šim nolūkam, tad kolektoru platībai jābūt 0,6-1 no baseina platības, atkarībā no tā, vai baseins ir slēgts vai vaļējs.

Saules kolektors ir būtiska, taču nebūt ne vienīgā saules enerģiju izmantojošo sistēmu sastāvdaļa. Saule uzsilda šķidrumu, kas cirkulē kolektora caurulēs, bet cirkulācijas sūknis virza karsto ūdeni tvertnē.

Saules enerģijas sistēmās karstā ūdens rezervuāriem raksturīgi lielāki izmēri, kā parastajās sistēmās. Tie izmanto tik daudz saules siltuma, cik ir spējīgi absorbēt kolektori un nodrošina optimālo sadzīvē vai apkurei izmantojamā ūdens temperatūru. Saules siltums uzsilda ūdeni rezervuāra apakšējā daļā. Tiek izmantots nepieciešamās temperatūras ūdens no augšējās daļas, nepieciešamības gadījumā tas tiek uzsildīts ar ūdeni no parastās apsildes sistēmas vai ar papildus elektrisko sildelementu.

Sistēma tiek pārvaldīta ar kontrolleri. Vienkāršākais kontrolleris iedarbina cirkulācijas sūkni, kad saules uzsildītais šķidrums ir vismaz par 6 grādiem siltāks, kā ūdens tvertnes apakšējā daļā, un izslēdz to, ja temperatūru starpība ir mazāka par 3 grādiem. Sarežģītākie kontrolleri reaģē uz lielāku parametru skaitu, regulē sistēmas darbu, nodrošina to maksimālo ražotspēju un sniedz informāciju patērētājam.

Schüco sistēmu galvenās īpašības

Kolektori

Plakanie kolektori mēdz būt trīs dažādu veidu - Standard, Kompakt, Premium. Tie savā starpā atšķiras izmēra, cenas, krāsas un montāžas iespēju ziņā. Visiem modeļiem ir alumīnija korpusi un aizmugurējās sieniņas un absorbētāji ar augstu selektivitāti (absorbē līdz 95% enerģijas), siltums tiek nogādāts neaizsalstošā šķidrumā, kas cirkulē līkumainās caurulēs - propilēnglikola un ūdens maisījumā. Pēc īpašas tehnoloģijas vara cauruli par 360 grādiem ietver piegulošās siltuma izvades plāksnes. Siltuma nodošana tādējādi ir ļoti efektīvi organizēta. 4 mm biezais rūdītais stikls ar palielinātu caurskatāmību labi caurlaiž saules starus un uzrāda izcilu aizsardzību pret krusu. Kolektora rāmis ir aprīkots ar vītņoto kanālu, kas atvieglo kolektoru transportēšanu un montāžu.

Karstā ūdens tvertnes tiek izgatavotas no tērauda, kas tiek emaljēts pēc vakuuma metodes, tajās tiek iebūvēti magnija vai nešķīstošais titāna anodi - kā papildus aizsardzība pret koroziju. Atkarībā no izmantošanas rakstura tās var būt aprīkotas ar vienu vai divām glodenēm, vai glodeni un iemontētu siltā ūdens tvertni. Lielā izmēra rezervuārus izgatavo ar noņemamu izolāciju, lai tās būtu iespējams iznest cauri šaurām durvīm.

Saules uzsildītais ūdens nonāk karstā ūdens rezervuārā.

Sūknētavā tiek uzstādīts ne vien cirkulācijas sūknis un plūsmas mērītājs, bet arī līdzeklis gaisa izvadīšanai, kas ļauj no sistēmas izvadīt gaisu turpat, kur atrodas karstā ūdens rezervuārs (piem., pagrabā), tādēļ nav nepieciešams aizbīdnis gaisa izvadīšanai uz jumta.

Kolektoru ierīkošana

Montējot kolektorus, vērā jāņem vairāki faktori - labākais apgaismojuma virziens un leņķis, vēja radītā slodze. Efektīvākais ir 30-60 grādu leņķis. Ziemā efektīvāks ir lielāks slīpums, vasarā mazāks. Parasti kolektoru uzstāda 45 grādu leņķī, vai arī, ja jumts ir slīps, paralēli jumta slīpumam (šādi tiek nodrošināta mazāka vēja pretestība). Ierīkojot kolektoru vertikāli uz sienas, tā efektivitāte samazinās par apmēram 20 procentiem. Labāk kolektoru vērst uz dienvidiem.

Kolektori tiek izgatavoti tā, lai tos varētu izmantot uz visu veidu jumtiem. Uz plakanā jumta kolektors tiek izvietots uz trīsstūra alumīnija ietvara, ko balsta betona bloki (cik šādi bloki būs nepieciešami, izrēķinās inženieris - sistēmas pārdevējs). Citu veidu jumtu segumiem parasti izmanto atbilstošus stiprināšanas elementus, kas tiek savienoti ar latojumu vai spārēm.

Kolektorus var stiprināt gan uz jumta seguma, gan iebūvējot tajā.

Stiprināšanas elements saules kolektora montāžai uz viļņveida jumta seguma.

Dažādu ražotāju kolektorus var montēt dažādi. Piemēram, Standart un Kompakt no Shuco var ierīkot uz plakanā vai slīpā jumta, uz visu veidu virsmām (vertikālām un fasādēm) tiek montēts Premium. Kolektorus var izvietot dziļi jumta segumā, ieklāt kā integrētu segumu, tie var kalpot kā nojume. Alumīnija vai nerūsējošā tērauda stiprināšanas detaļas tiek izvēlētas atsevišķi, ņemot vērā jumta seguma tipu un montāžas veidu.

Kolektori ūdens tvertnei tiek pieslēgti ar 15-20 m garām dubultām vara caurulēm vai gofrētām nerūsējošā tērauda caurulēm ar vadu ūdens sensora pieslēgšanai kolektoram. Vadi no atmosfēras nokrišņiem ir pasargāti ar siltumizolācijas kārtu.

Saules kolektora pievienošana latojumam 

Universāls savienojums jumta segumam

Karstā ūdens uzsildīšanai 4 cilvēku ģimenes vajadzībām izstrādātā ekonomiskās klases Standard komplekta ieteicamā aptuvenā mazumtirdzniecības cena ir 1620 Ls, ieskaitot PVN. Stiprināšanas detaļu cena, kas ir atkarīga no jumta seguma tipa, dubultās caurules nepieciešamā garuma un montāžas darbu izmaksas cenā nav iekļautas.