Cum alegi un sistem solar pentru încălzirea apei

Soarele poate acoperi o mare parte din cheltuielile pentru încălzirea apei calde menajere în condițiile noastre – mai ales de primăvară până la toamnă, când luminează mult și intens. Sistemul solar nu este deci o tehnologie exotică doar pentru casele pasive, ci o soluție verificată și disponibilă în mod obișnuit, pe care aproape orice gospodărie cu o acoperiș adecvat poate comanda și monta astăzi. Întrebarea nu mai este deci „dacă“, ci „cum ar trebui să arate exact“ – câți colectori, ce boiler, ce reglare și ce țevi alegeți, pentru ca sistemul să funcționeze fiabil și mult timp, fără compromisuri inutile.

Exact alegerea componentelor individuale este locul în care se fac cel mai frecvent greșeli. Un boiler subdimensionat înseamnă că căldura excesivă din vară nu are unde să meargă, iar o pompă de circulație subdimensionată sau prost reglată înseamnă că căldura din colector nu poate fi evacuată suficient de repede. O fixare prost aleasă a colectorilor poate pune în pericol durata lor de viață în timpul vânturilor puternice, iar conexiuni ieftine și etanșate prost vor duce în cele din urmă la scurgerea lichidului de răcire. Acest articol analizează deci pas cu pas fiecare componentă a sistemului solar – de la colectorul de pe acoperiș până la completarea circuitului – astfel încât să știți ce să căutați la alegere și ce să aștepți în mod real de la fiecare piesă.

Este important să spunem de la început și ce nu face un sistem solar. Nu este un sursă autonomă și suficient de căldură în toată perioada anului – în lunile de iarnă, când soarele este puțin și consumul de apă caldă rămâne totuși, sistemul solar are întotdeauna nevoie de o sursă suplimentară (boiler, pompă de căldură), care să încălțe apa până la temperatura dorită. Cum exact această colaborare funcționează, o analizăm și într-un articol separat Încălzire solară ca completare la boiler. În acest text ne vom concentra asupra modului în care puteți compune un sistem solar funcțional și fiabil pas cu pas.

Ce este un sistem solar pentru încălzirea apei și ce așteptări realiste să aveți

Schema arată cele patru componente de bază care trebuie să funcționeze împreună într-un sistem solar.

Sistemul solar pentru încălzirea apei, mai exact o instalație solară cu apă caldă, constă din patru componente de bază, care trebuie să funcționeze ca un tot unitar: colectoare solare montate pe acoperiș (sau pe fațadă, sau eventual pe pământ), un boiler solar cu schimbător de căldură, o unitate de pompă și o unitate de control. Colectoarele încălzesc lichidul de răcire – o amestec de apă și substanță antigel, care trebuie să reziste înghețului iarna și temperaturilor ridicate vara. Acest lichid circulă într-un circuit închis, transferă căldura în schimbătorul din boiler și revine la colector pentru a fi încălzit din nou.

Întregul proces este controlat automat: atunci când temperatura de pe colector este mai mare decât în boiler cu o valoare stabilită, unitatea de control activează pompa de circulație. Când diferența scade (de exemplu, seara sau în noroi), pompa se oprește din nou, pentru a preveni căderea căldurii din apa încălzită din boiler înapoi la colectorul răcit. Sistemul funcționează deci autonom, fără intervenția utilizatorului – după setarea parametrilor, doar monitorizează în mod constant temperaturile și reacționează la ele.

Important este să aveți așteptări corecte. În condițiile Europei Centrale, un sistem solar acoperă în mod tipic o mare parte din nevoia de încălzire a apei calde menajere în lunile aprilie până la septembrie, contribuie parțial în lunile de tranziție (martie, octombrie) și servește mai ales ca preîncălzire a apei de intrare pentru sursa principală de căldură în iarnă. Sistemul completează deci, nu înlocuiește în mod complet un boiler sau o pompă de căldură – dar chiar așa poate economisi o parte semnificativă din cheltuielile anuale pentru încălzirea apei, deoarece vara durează suficient de mult pentru ca investiția să se ramburseze treptat.

Colectoare plane sau cu vid – ce alegeți în România

Compararea caracteristicilor principale ale colectorilor plani și cu vid.

Prima decizie importantă la alegerea unui sistem solar este tipul de colector. Pe piață sunt disponibile două tipuri principale: colectoare plane și colectoare cu vid (în formă de țeavă). Un articol detaliat de comparație tehnică o găsiți pe pagina Colectoare solare plane vs. cu vid, aici vom face o scurtă prezentare.

Colectoarele plane au o suprafață de absorbție acoperită cu sticlă temperată, montată într-un cadru de aluminiu izolat. Principalele lor avantaje sunt prețul mai scăzut, montarea mai simplă și, în special, rezistența mecanică mai mare – sticla temperată rezistă bine granitului și solicitărilor mecanice în timpul variațiilor mari de temperatură. Pentru o gospodărie obișnuită, care dorește să acopere încălzirea apei calde menajere în special în lunile de primăvară până la toamnă, colectoarele plane sunt în mod obișnuit o soluție suficientă și economică în condițiile climatice românești.

Colectoarele cu vid (cu tuburi) constau dintr-un sistem de tuburi de sticlă cu vid, în care absorbantul este protejat de izolația cu vid împotriva pierderilor de căldură. Datorită acestui fapt, ating un randament mai mare, în special la temperaturi exterioare scăzute și intensitate redusă a radiației solare – adică exact în condițiile în care colectoarele plate pierd cel mai mult din performanță (zile înnorâte, luni de primăvară devreme sau de toamnă târzie, regiuni mai reci). Această avantaj are însă un preț: colectoarele cu vid sunt mai scumpe atât în achiziție, cât și în service și mai fragile mecanic – o singură țeavă deteriorată nu va scoate din funcțiune întregul colector, dar înlocuirea necesită un intervenție de service.

Recomandarea practică sună astfel: dacă scopul principal este acoperirea cât mai ieftină și fiabilă a consumului de apă caldă în perioada estivală, alegeți colectoare plate. Dacă prioritatea este un câștig solar maxim chiar și în afara lunilor estivale (de exemplu, în cazul unui încălzire solară mai importantă decât doar încălzirea apei calde de uz casnic) și bugetul îl permite, colectoarele cu vid pot îndeplini acest obiectiv mai bine.

Rezervor solar – inima sistemului, care decide confortul

Cum colectorul produce căldura, rezervorul trebuie să o poată accepta, păstra și livra în momentul potrivit. Rezervorul solar se deosebește de boilerul obișnuit prin faptul că are, în plus, cel puțin un schimbător de căldură conectat la circuitul solar – cel mai adesea un schimbător elicoidal plasat în partea de jos a rezervorului, unde temperatura apei de uz casnic este cea mai scăzută, astfel încât câștigul solar poate fi utilizat chiar și în condiții de radiație solară mai slabă. Multe rezervoare solare au și un al doilea schimbător, plasat mai sus, conectat la centrala termică sau la altă sursă principală de căldură – acesta încălzește apa până la temperatura dorită atunci când câștigul solar nu este suficient.

Principiul încălzirii este indirect: lichidul solar circulă exclusiv în circuitul său închis (colector – țevi – schimbător în rezervor – înapoi la colector) și nu intră niciodată în contact direct cu apa de uz casnic. Datorită acestui fapt, poate conține o soluție antigel fără niciun risc de contaminare a apei care apoi curge din robinet. Exact această separare a circuitului este motivul pentru care un rezervor obișnuit cu o spirală adăugată nu poate înlocui un rezervor solar – acesta are nevoie de o construcție bine gândită, cu o suprafață suficientă a schimbătorului și o poziționare corectă a racordurilor.

Alegerea dimensiunii corecte a rezervorului este una dintre cele mai frecvente întrebări în proiectarea sistemului – un volum prea mic înseamnă că rezervorul se încălzește rapid într-o zi soareluită și câștigul solar suplimentar nu mai are unde să se acumuleze, iar un volum prea mare prelungesc timpul până când apa se încălzește în mod semnificativ. Ghid complet privind alegerea dimensiunii și tipului de rezervor pot fi găsite în articolul Ce rezervor solar aveți nevoie – îl recomandăm cu atenție înainte de comandarea colectorilor, deoarece rezervorul este componentul care este cel mai dificil de modificat ulterior, după finalizarea instalației.

Unitatea de comandă și grupa de pompare – creierul și circulația sistemului

Unitatea de comandă (solară) este componentul care decide când trebuie să funcționeze sistemul. Utilizând senzori montați pe colector și în rezervor, compară în mod constant ambele temperaturi. Doar când temperatura colectorului este mai mare decât a rezervorului cu o diferență predefinită (de obicei câțiva grade Celsius), unitatea de comandă activează pompa de circulație a grupului solar și lichidul începe să curgă. Când diferența scade sub o altă, mai scăzută valoare de prag, pompa se deconectează – astfel se evită situația în care căldura din rezervorul deja încălzit ar putea fi pierdută înapoi prin colectorul care se răcește, de exemplu, în timpul seară sau în cazul unui noroi brusc.

Exact această logică este motivul pentru care chiar și un sistem solar simplu și mic are nevoie de o reglare de calitate și bine ajustată – fără aceasta, pompa ar funcționa fie inutil (cheltuind energie electrică și solicitând sistemul), fie, dimpotrivă, nu ar porni în momentele când ar fi util. Reglările precum Euroster 813 Solar (menționată mai sus) sunt deci parte standard chiar și în instalații mici.

Grupa de pompare este componentul fizic care asigură circulația lichidului. Într-un singur bloc compact conține, de obicei, pompa de circulație, vanele de închidere (pentru intervenții de service, astfel încât nu este nevoie să se golească întregul circuit), termometrele și manometrele pentru monitorizarea parametrilor operaționali și supapa de siguranță, care protejează circuitul împotriva suprapresiunii. Finisajul compact ușurează atât montajul, cât și orice intervenție de service ulterioară – toate elementele importante sunt accesibile într-un singur loc, în loc să fie răspândite pe întregul sistem de distribuție.

O comparație mai detaliată a diferitelor tipuri de unități de comandă și grupe de pompare, inclusiv ce trebuie să aveți în vedere la alegere în funcție de numărul de colectoare și lungimea rețelei, o găsiți în articolul Unități de comandă și grupe de pompare ale sistemelor solare.

Rețeaua de țevi și izolația – cum ajunge lichidul de pe acoperiș în jos

Între colectorul de pe acoperiș și încăperea tehnică, unde se află rezervorul, trebuie să fie o rețea de țevi capabilă să reziste temperaturilor ridicate și la variațiile de presiune. În practică, se folosesc două soluții principale. Prima este țeava clasică de cupru sau inox, care se leagă prin lipire sau prin racorduri strângătoare și apoi se izolează manual cu izolație termică rezistentă la radiația UV (pe porțiunile exterioare) și la temperaturi ridicate.

A doua, soluția tot mai populară, este țeava flexibilă izolată 2 în 1 – un tub flexibil dublu, în care se găsesc atât conducta de alimentare, cât și cea de retur, ambii fiind închise într-un singur șau izolat. Marele avantaj este viteza de montaj: deoarece țeava este izolată din fabrică, pe acoperiș sau în trecerea prin structura acoperișului sau șachtă nu mai este nevoie de izolare suplimentară, ceea ce reduce timpul de instalare și reduce riscul unei izolări defectuoase în locuri greu accesibile.

Pentru legăturile scurte direct la colector sau în încăperea tehnică se folosește adesea țeavă flexibilă inoxidabilă, așa-numitul tub undulat, care tolerează bine temperaturile ridicate ale lichidului solar și se poate modela ușor și în spații strâmte, fără a fi nevoie de lipire. Un exemplu este Tub inoxidabil, tub undulat (3,81 €) – ieftin, dar totuși un element de legătură important, care în practică servește ca completare a rețelei principale, nu ca înlocuitor pe toată traseul. Cu cât este mai lungă rețeaua și cu cât este mai complexă traseul (mai multe cotiri, traversări, diferențe de nivel), cu atât mai mult merită luată în considerare chiar țeava izolată termic flexibilă în loc de asamblarea rețelei din piese individuale de țevi și izolație pe loc.

O sinteză completă a tipurilor de țevi, metodelor de montaj și a greșelilor obișnuite în realizarea rețelei o găsiți în articolul separat Tubul solar și tuburile inoxidabile undulate – cum funcționează.

Fixarea colectorilor – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă

Fără a ține cont de cât de bun este colectorul, rezervorul sau reglarea aleasă, întregul sistem stă (literar) pe o fixare fiabilă. Colectorii se fixează cu o structură de montaj specializată, care se alege în funcție de tipul acoperișului și acoperișului. Pe acoperișul înclinat, structura se adaptează la tipul concret de acoperiș – plăci de șindril, acoperișuri metalice sau acoperișuri din plăci bituminate au fiecare propriul sistem de șuruburi și grinzi de fixare, care respectă profilul și modul de montare al acoperișului respectiv.

Pe acoperișul plat se folosește un alt tip de structură – un suport ajustabil, care îndoaie colectorul într-un unghi necesar, cel puțin 15°. Acest unghi minim nu este întâmplător: la un unghi mai mic, apa, praful și impuritățile ar putea rămâne pe suprafața colectorului, deoarece apa ploii de pe o suprafață aproape orizontală nu curge suficient de repede pentru a curăța eficient suprafața. O alternativă pentru terenuri cu suficient spațiu este fixarea pe fațadă sau direct pe pământ pe propria structură de susținere – aceste variante se potrivesc în special acolo unde acoperișul nu este orientat corespunzător spre soare sau unde structura acestuia nu permite instalarea.

O regulă esențială, pe care merită să o subliniem: structura de montaj trebuie să corespundă exact dimensiunilor și punctelor de fixare ale tipului și dimensiunii colectorului concret. Structurile universale „pentru tot” nu există în practică – o structură incorect dimensionată poate duce la o fixare insuficientă și la riscul de avariere în timpul unui vânt puternic sau a unei încărcări cu zăpadă.

O analiză detaliată a tipurilor de fixare, inclusiv recomandări pentru tipurile specifice de acoperișuri, o găsiți în articolul Fixarea colectorilor – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă.

Vas de expansiune, umplerea și presiunea în circuitul solar

Circuitul solar este un sistem închis și sub presiune – la fel ca orice circuit de încălzire, are nevoie și el de propria sa vasă de expansiune (vas de expansiune). Rolul acesteia este de a compensa dilatarea volumetrică a lichidului termic, care variază pe parcursul zilei de la temperatura rece diminețea la temperatura ridicată în timpul zilei și înapoi. Fără vasă de expansiune, aceste variații de volum ar duce la fluctuații excesive de presiune în circuit, care ar solicita articulațiile, schimbătorul și chiar pompa.

Umplerea și degazarea circuitului solar se face prin robinete de umplere cu ajutorul unei pompe manuale sau electrice, la fel ca în cazul umplerii unui circuit de încălzire obișnuit. Este importantă o degazare completă – bulele de aer în circuit reduc eficiența transferului de căldură și pot duce, la temperaturi mai mari, la zgomote ale pompei. Lichidul solar (o amestec de apă și substanță antigel) se degradează natural în timpul încălzirii repetate la temperaturi ridicate, motiv pentru care verificarea stării sale și, dacă este necesar, înlocuirea, fac parte din întreținerea regulată.

Exact această zonă – umplerea, presiunea, degazarea și defecțiunile obișnuite, cum ar fi scăderea presiunii sau zgomotele pompei – aparține temelor la care proprietarii sistemelor solare se adresează cel mai des serviciului. O sinteză completă a procedurilor și a defecțiunilor tipice o găsiți în articolul Service, umplere și defecțiuni obișnuite ale sistemelor solare.

Cât costă un sistem solar și cum alegi combinația potrivită

Prețuri orientative ale componentelor sistemului solar menționate în articol.

Prețul unui sistem solar complet se compune din prețul colectorilor, rezervorului, unității de control, grupului de pompare, rețelei de țevi, structurii de montaj și, în final, chiar de montaj. Din componentele menționate în acest articol, se poate face o idee aproximativă despre valorile mai mici ale componentelor: reglarea solară (de exemplu, Euroster 813 Solar) costă aproximativ 109 €, unitatea de pompă (ZP2-12 ECO) aproximativ 751 €, țeava izolată termic flexibilă pe un traseu de zece metri aproximativ 309 € și structura de montaj pentru acoperiș plat aproximativ 117 € – la acestea trebuie adăugat prețul colectorilor și al rezervorului, care reprezintă cea mai mare parte a bugetului și variază în funcție de numărul de colectori și volumul rezervorului.

La alegerea unei combinații concrete de componente merită să urmați un șir logic care corespunde logicii proiectării: mai întâi să vă clarificați consumul de apă caldă în gospodărie și, pe baza acestuia, să determinați volumul necesar al rezervorului (vezi Ce rezervor solar aveți nevoie), apoi să alegeți tipul și numărul colectorilor în funcție de suprafața acoperișului disponibilă și orientare (vezi Colectoare solare plane vs. cu vid), apoi să finalizați fixarea în funcție de acoperișul concret și, în final, să alegeți reglarea, grupa de pompare și țevile în funcție de lungimea și complexitatea traseului. Dacă montajul nu îl faceți singuri, ci îl comandati de la o firmă specializată, un șir exact de pași, de la pregătire până la pornire, îl găsiți în articolul Montarea sistemului solar – pașii pas cu pas – chiar dacă montajul nu îl faceți singuri, este util să știți ce trebuie să fie parte a unei realizări corecte, pentru a putea verifica.

Exemple reale din practică

Exemplu 1: o casă de familie cu acoperiș înclinat și o gospodărie de patru persoane. O casă de familie cu orientare sudică, acoperiș în formă de șarfă acoperit cu șindrilă arsă, înclinare de aproximativ 35°. Gospodăria cu patru persoane are o consum mediu zilnic de apă caldă de aproximativ 160–200 litri. Pentru acest caz, o soluție tipică este un set cu colectoare plane (mai rezistente mecanic, mai avantajoase din punct de vedere al costurilor, suficiente pentru acoperirea în principal a perioadelor estivale), un boiler solar cu două schimbătoare de căldură (solară și de completare de la centrală) și o structură de montaj adaptată exact tipului respectiv de șindrilă. Unitatea de control Euroster 813 Solar va asigura pornirea automată a pompei în funcție de diferența de temperatură, iar unitatea de pompă ZP2-12 ECO va asigura circulația între acoperiș și încăperea tehnică din subsol. Deoarece în acest caz încăperea tehnică se află în subsol, adică la o distanță relativ mare de acoperiș, este avantajoasă o țeavă flexibilă izolată dinainte pe tronsonul vertical mai lung, ceea ce reduce atât timpul de montaj, cât și riscul de pierderi termice pe traseul lung. În lunile estivale, astfel de setări acoperă în mod obișnuit o mare parte din consumul de apă caldă fără nevoia de completare de la centrală, în lunile de tranziție parțial, iar în iarnă servește în principal ca preîncălzitor al apei reci de alimentare.

Exemplu 2: o casă de vacanță cu acoperiș plat și utilizare sezonieră. O casă de vacanță folosită în principal de primăvară până la toamnă, cu acoperiș plat (fără posibilitatea unei înclinații), și o ocupare mai mică, de două până la trei persoane în timpul sejurului. În acest caz este necesară o structură de montaj cu înclinație reglabilă pentru acoperișul plat (de exemplu până la 15°), care asigură în același timp o curățare suficientă a colectorului prin ploaie și fără nevoia unei atenții regulate de la proprietar pe durata anului. Deoarece este vorba de o utilizare sezonieră, în principal estivală, chiar aici sistemul solar se dovedește cel mai avantajos – cererea de apă caldă este cea mai mare exact în perioada în care și câștigul solar este cel mai mare. Un volum mai mic al boilerului este suficient în contextul unui număr mai mic de persoane, iar o conductă mai scurtă (încăperea tehnică aproape de acoperiș) permite utilizarea unui tronson mai scurt de țeavă ondulată inoxidabilă în locul țevii flexibile, ceea ce economisește o parte din buget fără a compromite funcționalitatea.

Întrebări frecvente – întrebări comune despre alegerea unui sistem solar

Va înlocui complet sistemul solar centrala termică sau pompa de căldură?
Nu. Sistemul solar completează, nu înlocuiește în mod complet sursa principală de căldură. În mod normal acoperă încălzirea apei calde de menaj în lunile estivale, iar în iarnă și în perioadele cu radiație solară redusă este necesară completarea de la centrală sau de la pompa de căldură.

Care este diferența dintre colectorul plan și cel cu vid din punctul de vedere al unei gospodării obișnuite?
Colectoarele plane sunt mai ieftine și mai rezistente mecanic (de exemplu față de ploaia de pietriș) și în condițiile climatice ale țării noastre sunt suficiente pentru încălzirea apei calde de menaj. Colectoarele cu vid au un randament mai mare la temperaturi exterioare scăzute și la radiații slabe, dar sunt mai scumpe și mai fragile. Detalii în articolul Colectoare solare plane vs. cu vid.

De ce boilerul solar nu poate fi un boiler obișnuit?
Boilerul solar are, în plus, cel puțin un schimbător de căldură conectat la circuitul solar, prin care apa se încălzește indirect – lichidul solar circulă separat și nu intră în contact cu apa de menaj. Un boiler obișnuit nu are această construcție.

Așa cum decide unitatea de control când să activeze și deactiveze pompa de circulație.

Cum știe unitatea de control exact când să activeze pompa?
Ea compară temperatura de pe colector și în boiler folosind senzori. Când colectorul este mai cald decât boilerul cu diferența stabilită, activează pompa de circulație a grupului solar. Când diferența scade, pompa se deactivează, astfel că căldura nu revine înapoi pe colectorul răcit.

Se justifică țeava flexibilă izolată față de țeava de cupru clasică?
Da, la trasee mai lungi sau mai complexe – țeava flexibilă 2 în 1 are atât conducta de alimentare, cât și cea de retur într-un singur șnur izolat, deci nu mai trebuie izolată suplimentar pe acoperiș sau în șaachă, ceea ce reduce timpul de montaj. La tronsoane scurte de legătură se folosește adesea țeavă inoxidabilă ondulată.

Trebuie să fie colectorul de pe acoperiș înclinat exact sub un anumit unghi?
Pe acoperișul înclinat colectorul copiază înclinația acoperișului. Pe acoperișul plat se folosește o structură reglabilă, de obicei cu o înclinație de cel puțin 15°, pentru ca colectorul să se poată curăța singur prin ploaie.

De ce circuitul solar are nevoie de o vas de expansiune?
Circuitul solar este închis, sub presiune, iar lichidul termic își modifică volumul în funcție de temperatură. Vasul de expansiune compensează această dilatare volumetrică la temperaturi ridicate, protejând astfel circuitul împotriva unei presiuni excesive.

Cât de des trebuie verificat sau completat lichidul unui sistem solar?
Lichidul solar se degradează în mod natural în timpul încălzirii repetate la temperaturi ridicate, deci este recomandată o verificare regulată a stării sale și, în caz de nevoie, înlocuirea, la fel ca și verificarea presiunii din circuit. Defecțiunile comune și procedurile de service sunt descrise în articolul Service, completare și defecțiuni comune ale sistemelor solare.

Se poate instala un sistem solar și pe o casă care deja are o centrală de încălzire?
Da, aceasta este o configurație obișnuită și recomandată – sistemul solar se conectează la un boiler solar cu un al doilea schimbător de căldură conectat la centrala existentă, care încălzește apa atunci când câștigul solar este insuficient. Mai mult în articolul Încălzire solară ca completare la centrală.

Subiecte aferente

• Colectoare solare plane vs. cu vid
• Ce boiler solar aveți nevoie
• Conducte solare și țevi ondulate inoxidabile – cum funcționează
• Unități de control și grupuri de pompare ale sistemelor solare
• Fixarea colectorilor – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă
• Încălzire solară ca completare la centrală
• Montarea unui sistem solar – pașii pas cu pas
• Service, completare și defecțiuni comune ale sistemelor solare
• Întrebări frecvente despre setările solare și colectori

Aveți întrebări despre sistemele solare sau panourile solare termice?

Nu reușiți să luați o decizie sau aveți o situație concretă în gospodăria dumneavoastră? Trimiteți-ne un mesaj – vă oferim cu plăcere consultanță.

Numele și prenumele Nu completați acest câmp:

Email

Mesaj