Montajul sistemului solar – pas cu pas

Sistemul solar pentru încălzirea apei este una dintre investițiile în care este important să știți exact ce achiziționați și cum va arăta acesta pe acoperiș și în încăperea tehnică. În timp ce pentru majoritatea gospodăriilor este ușor de imaginat un singur aparat la cazan sau la pompă de căldură, o instalație solară este întotdeauna suma mai multor componente – colectoare pe acoperiș, boiler, unitate de pompare, unitate de reglare și conducte de legătură între ele. Fiecare dintre aceste componente are o funcție anume și montajul are un anumit demers logic, care poate fi împărțit în pași clari.

În acest articol vom parcurge pas cu pas montarea unui sistem solar pentru încălzirea apei calde menajere exact în ordinea în care se realizează pe o construcție: de la alegerea și fixarea colectoarelor, prin montarea conductelor, conectarea boilerului, montarea unității de pompare și a celei de reglare, până la umplerea circuitului și punerea în funcțiune. Scopul este ca să înțelegeți de ce fiecare pas se face exact în această ordine și la ce să acordați atenție în fiecare etapă – indiferent dacă montajul este realizat de o firmă specializată sau doriți doar să vă asigurați că a fost făcut corect.

Este important să spunem de la bun început și ce nu poate face un sistem solar. Nu este o alternativă la sursa principală de căldură – cazanul sau pompa de căldură – ci doar un complement. În principal poate acoperi nevoia de încălzire a apei calde menajere în lunile de vară, când este suficientă radiația solară și temperaturile exterioare sunt ridicate. Pentru încălzirea spațiilor în iarnă sau pentru o acoperire completă a nevoii de încălzire a apei pe tot parcursul anului nu se poate baza exclusiv pe acesta. Această temă este tratată și într-un articol separat Încălzirea solară ca completare la cazan, unde veți găsi un comparativ mai detaliat cu sursa principală de căldură.

Ce este sistemul solar pentru încălzirea apei și din ce este compus

Sistemul solar pentru încălzirea apei, mai exact instalația solară cu apă caldă, este compus din patru elemente principale. Primul sunt colectoarele solare montate pe acoperiș sau pe alte suprafețe expuse la soare, care captă radiația solară și încălzesc lichidul termic – o amestec de apă și substanță antigel, care este rezistentă la îngheț și la temperaturi ridicate în circuit. Al doilea element este boilerul solar cu schimbător de căldură, în care căldura din colectoare este transferată apei menajere. Al treilea este unitatea de pompare, care asigură circulația lichidului termic între colectoare și boiler, iar al patrulea este unitatea de reglare, care decide, pe baza temperaturilor, când trebuie să funcționeze pompa.

Aceste patru elemente sunt conectate prin conducte, care pornesc de la colectoarele de pe acoperiș până în încăperea tehnică, unde se află și boilerul și unitatea de pompare. Acest circuit este închis și sub presiune, asemănător cu un circuit clasic de încălzire, și are o vasă de expansiune care compensează dilatarea volumetrică a lichidului la temperaturi ridicate în colectoare.

Este important să aveți așteptări realiste: sistemul solar completează sursa principală de căldură, nu o înlocuiește. În practică, în lunile de vară poate acoperi o mare parte, adesea chiar majoritatea, din nevoia de încălzire a apei calde menajere în gospodărie, dar în afara sezonului, când este mai puțină lumină solară și temperaturile sunt mai scăzute, încălzirea o preia cazanul sau alta sursă de căldură conectată la al doilea schimbător de căldură din boilerul solar. Dacă nu sunteți siguri ce tip de instalație și ce dimensiune a boilerului ar fi potrivită pentru casa dumneavoastră, orientarea poate fi ușor de făcut cu ajutorul articolului Cum alegi sistemul solar pentru încălzirea apei.

Etapele principale ale montajului instalației solare de la alegerea colectoarelor până la punerea în funcțiune.

Etapa 1: Alegerea tipului de colectoare – plane sau cu vid

Prima decizie care va influența întregul montaj este alegerea tipului de colector. Pe piață se întâlnesc în mod obișnuit două tipuri – colectoare plane și colectoare cu vid (tubulare) – și fiecare are anumite cerințe privind fixarea, spațiul și bugetul.

Colectoarele plane au o suprafață de absorbție acoperită cu sticlă temperată, montată într-un cadru de aluminiu izolat. Această construcție le face mai rezistente mecanic – tolerează mai bine, de exemplu, ploaia de pietre sau solicitările mecanice la montaj – și în același timp sunt mai accesibile din punct de vedere al prețului. În condițiile Europei centrale, pentru încălzirea obișnuită a apei calde menajere, de obicei sunt suficiente și în practică reprezintă cel mai frecvent ales tip de colector la casele unifamiliale.

Colectoarele cu vid, respectiv tubulare, funcționează pe un alt principiu – absorbția este închisă într-o țeavă de sticlă cu vid, care limitează semnificativ pierderile de căldură în mediul exterior. Din acest motiv, obțin o eficiență mai mare în special la temperaturi exterioare scăzute și la intensitate mai mică a radiației solare, adică în mod tipic în primăvară, toamnă sau în zilele noroase. Această avantaj are însă un preț – colectoarele cu vid sunt mai scumpe și mai fragile, ceea ce se reflectă și asupra cerințelor de montaj și asupra eventualelor necesități de service.

Colectoarele plane sunt mai ieftine și mai rezistente, iar cele cu vid ating un randament mai mare la temperaturi mai scăzute.

Alegerea între cele două tipuri ar trebui să se bazeze în primul rând pe perioada de utilizare pe care o așteptați de la sistem – încălzirea exclusivă a apei calde menajere în perioada estivală, sau o perioadă cât mai lungă din an – și pe bugetul disponibil. Compararea detaliată a ambelor tipuri o găsiți în articolul Colectoare solare plane vs. cu vid, unde aflați și alte diferențe tehnice.

Etapa 2: Proiectarea fixării și montarea colectorilor pe acoperiș

Când tipul de colector este ales, urmează unul dintre pașii cei mai importanți ai montajului – fixarea pe acoperiș sau alta structură. Colectoarele se fixează cu o construcție specializată de montaj, care se alege în funcție de tipul de acoperiș și trebuie să corespundă exact dimensiunilor modelului specific de colector. O construcție universală, care să se potrivească oricărei situații, nu există – tocmai de aceea, seturile de montaj se vând întotdeauna ca parte a unui tip specific de colector și acoperiș.

La acoperișul în pantă, fixarea diferă și în funcție de tipul de acoperire – un alt sistem de fixare se folosește la acoperișurile cu șindrină, altul la acoperișurile metalice și altul la acoperișurile cu plăci bituminoase. Cheile sau fixările se montează în grinda structurii acoperișului, nu doar în acoperire, pentru a suporta greutatea colectorului și sarcina adusă de vânt și nină pe durata întregii perioade de funcționare a sistemului.

La acoperișul plat situația este alta – colectorul trebuie să fie înclinat la un unghi potrivit, deoarece un panou așezat perfect orizontal nu ar atinge un randament suficient de bun și, în plus, apa și impuritățile s-ar putea menține mai mult pe suprafața lui. În mod obișnuit se folosește o înclinație reglabilă de cel puțin 15°, iar această înclinație minimă de aproximativ 15° se alege și pentru curățarea automată – apa de ploaie, la acest unghi, reușește să îndepărteze praful și impuritățile de pe suprafața colectorului, ceea ce ajută la menținerea randamentului sistemului fără a necesita curățare frecventă manuală. Exact pentru acest tip de montaj este destinată setul specific de montaj:

Pentru montarea pe fațadă sau direct pe pământ (de exemplu, pe o structură autonomă în grădina casei) se aplică același principiu – structura trebuie să fie dimensionată pentru tipul și dimensiunea specifică a colectorului și trebuie să țină cont și de sarcina climatică locală, adică vântul și nină. Mai multe detalii despre diferențele dintre tipurile de acoperișuri le găsiți în articolul Fixarea colectorilor – acoperiș în pantă, acoperiș plat, fațadă.

Când structura este bine fixată și verificată că poate suporta greutatea și sarcina pe durata întregului an, se montează apoi colectoarele. Acest pas se face întotdeauna înainte de a se duce țevile, deoarece poziția exactă a colectorului determină de unde și în ce direcție va merge țeava de la colector spre încăperea tehnică.

Etapa 3: Distribuția țevilor între colector și încăperea tehnică

După fixarea colectorilor urmează unul dintre pașii cei mai consumatori de timp – conectarea colectorilor la încăperea tehnică, unde se află rezervorul și unitatea de pompare. Pentru această distribuție se folosesc în practică două abordări.

Prima este țeava clasică de cupru sau inox, care se leagă prin lipire sau prin conexiuni strângătoare și apoi se izolează suplimentar cu un strat izolator termic rezistent la temperaturi ridicate și influențe atmosferice. Acest mod este verificat și flexibil în cazul traseelor nestandard, însă montajul durează mai mult, deoarece izolarea trebuie făcută manual pe acoperiș și în șantierul de instalare.

A doua, tot mai populară, soluție este țeava flexibilă izolată 2 în 1, care are atât țeava de alimentare, cât și țeava de retur integrate într-un singur plastru flexibil și deja izolat termic. Datorită faptului că izolarea este parte integrantă a țevii încă de la fabricație, se reduce semnificativ timpul de montaj – instalatorul nu trebuie să izoleze suplimentar țeava pe acoperiș sau în șantier, ci doar să o trimită prin traseul pregătit și să o conecteze la ambele capete.

Direct la colector, în locul în care țeava flexibilă sau țeava clasică se conectează la ieșirea și intrarea colectorului, se folosește adesea un scurt segment de țeavă flexibilă inox, așa-numitul „vâlvă”. Acest tip de țeavă este suficient de elastic, datorită structurii ondulate, pentru a compensa mici dilatări și inexactități în montaj, și în același timp este rezistent la temperaturile ridicate pe care le atinge lichidul termic din circuitul solar, în special în lunile estivale, când radiația solară este maximă.

Fără a ține cont de tipul de țeavă ales, traseul ar trebui să fie cât mai scurt și cu cât mai puține coturi, deoarece fiecare metru de țeavă și fiecare conexiune reprezintă potențiale pierderi de căldură și locuri posibile de fuga. Conexiunile și principiul de funcționare al vâlvelor inox sunt analizate în detaliu în articolul Țeava solară și vâlvele inox – cum funcționează.

Etapa 4: Conectarea rezervorului solar

Când țeava iese de pe acoperiș spre încăperea tehnică, în paralel se pregătește și rezervorul, în care va fi transferată căldura din colectori. Rezervorul solar, la prima vedere, seamănă cu un boiler clasic, dar are o diferență fundamentală – conține cel puțin un schimbător de căldură conectat direct la circuitul solar. În majoritatea cazurilor, rezervorul are și un al doilea schimbător, destinat încălzirii suplimentare dintr-un alt sursă de căldură, cum ar fi un cazan, atunci când radiația solară nu este suficientă pentru a atinge temperatura dorită a apei.

Principul încălzirii este indirect: lichidul termic din circuitul solar circulă separat, într-un circuit închis, și niciodată nu vine în contact direct cu apa caldă menajeră din boiler. Căldura este transmisă exclusiv prin peretele schimbătorului. Această separare este importantă atât din punct de vedere igienic (apa caldă menajeră, pe care apoi o utilizați pentru baie sau spălare, nu se amestecă cu amestecul antigel din circuitul solar), cât și pentru că permite ca circuitul solar să aibă o altă presiune și alte parametri de funcționare decât distribuția apei calde menajere.

La montajul boilerului este important să conectați corect schimbătorul inferior la circuitul solar (de obicei este poziționat mai jos din punct de vedere constructiv, deoarece lichidul încălzit din panoul solar curge de sus în jos prin schimbător) și schimbătorul superior sau cel de-al doilea la circuitul de încălzire cu boilerul, dacă este astfel echipat boilerul. Schimbarea conexiunii ar reduce randamentul transferului de căldură și ar putea duce la faptul că sistemul nu funcționează așa cum a fost proiectat. De aceea, este recomandat ca la alegerea și conectarea boilerului să urmați recomandările producătorului pentru modelul respectiv. Pentru orientare privind ce tip și ce dimensiune de boiler să alegeți în funcție de numărul de persoane în gospodărie și de suprafața panourilor, vă oferim articolul Ce boiler solar aveți nevoie.

Etapa 5: Instalarea unității de pompare și a unității de reglare

Când țevile sunt montate și boilerul conectat, vine rândul inimii întregului sistem de control – unitatea de pompare împreună cu unitatea de reglare (sau solară). Unitatea de pompare este un bloc compact care integrează pompa de circulație, robinetele de închidere, termometrele sau manometrele și supapa de siguranță. Datorită faptului că toate aceste componente sunt grupate într-un singur bloc, montarea devine semnificativ mai ușoară, la fel ca și orice intervenție ulterioară de service – totul necesar este pe un singur loc, ordonat și accesibil pentru tehnicul de service.

Unitatea de pompare însăși însă nu știe când trebuie să funcționeze. Această sarcină o are unitatea de reglare, respectiv unitatea solară, care compară neîncetat temperatura de la panou și temperatura din boiler folosind senzori de temperatură. Când panoul este mai cald decât boilerul cu o diferență predefinită (de obicei câțiva grade Celsius), unitatea de reglare activează pompa de circulație din unitatea de pompare și lichidul termic începe să curgă din panou către schimbătorul din boiler. Când diferența de temperatură scade sub limita stabilită, de exemplu când soarele apune sau când boilerul s-a încălzit suficient, pompa se oprește din nou.

Pentru montarea perechii respective este esențial să poziționați corect senzorii de temperatură – unul direct la ieșirea din panou (unde lichidul este cel mai cald) și celălalt în boiler, la locul schimbătorului solar. Cablarea dintre senzori și unitatea de reglare se face în paralel cu țevile, așa că este recomandat să o instalați în același pas ca și distribuția însăși, pentru a nu deschide din nou trasele deja închise. Pentru informații mai detaliate despre modul exact în care unitățile de reglare și grupurile de pompare colaborează, consultați articolul Unități de reglare și grupuri de pompare pentru sisteme solare.

Etapa 6: Umplerea circuitului, degazarea și vasul de expansiune

Ultima etapă de montaj, înainte de a pune sistemul în funcțiune, este umplerea și degazarea circuitului solar. Așa cum s-a menționat deja, este vorba despre un sistem închis, sub presiune, care are multe asemănări constructive cu un circuit clasic de încălzire – și aici este necesar un vas de expansiune proprie.

Scopul vasului de expansiune este de a compensa dilatarea volumetrică a lichidului termic. În cazul circuitului solar, această dilatare este mai pronunțată decât în cazul încălzirii obișnuite, deoarece lichidul din panou poate atinge temperaturi foarte mari în zilele soioase de vară. Fără un vas de expansiune corect dimensionat, presiunea în circuit ar crește necontrolat la încălzire, ceea ce ar putea duce la activarea supapei de siguranță și la pierderea lichidului, sau, în cel mai rău caz, la avarierea componentelor.

Umplerea și degazarea circuitului se face prin robinete de umplere, care fac parte din unitatea de pompare, folosind o pompă de umplere manuală sau electrică – principiul este asemănător cu cel al umplerii unui circuit de încălzire. Lichidul termic (o amestec de apă și antigel) este introdus în circuit sub presiune, în timp ce aerul rămas în sistem după montaj este evacuat. Aerul în circuit este nedorit, deoarece împiedică circulația lichidului și poate provoca astfel numitele „bule de aer“ în cele mai înalte puncte ale țevilor, adică în mod obișnuit chiar la panourile de pe acoperiș.

După umplere, sistemul este lăsat să funcționeze câteva minute cu pompa pornită și se verifică periodic dacă mai iese aer prin robinetele de degazare, iar nu doar lichid. Abia când circuitul este complet degazat și presiunea în sistem corespunde valorii prescrise de producător (care variază în funcție de diferența de nivel între panou și încăperea tehnică) este sistemul gata pentru funcționarea permanentă. Procedura completă de umplere, precum și cele mai frecvente defecțiuni care pot apărea în această fază sau ulterior în timpul funcționării, sunt descrise în articolul Service, umplere și defecțiuni comune ale sistemelor solare.

Etapa 7: Ppunerea în funcțiune și ce trebuie urmărit în primele zile

După umplere și degazare urmează verificarea finală a întregului sistem. Se verifică etanșitatea tuturor conexiunilor de pe țevi, setarea corectă a diferenței de temperatură pe unitatea de reglare (adică la ce diferență de temperatură între panou și boiler trebuie să pornească și să oprească pompa) și funcționarea supapei de siguranță.

În primele zile de funcționare este recomandat să urmăriți periodic sistemul – în special dacă pompa pornește și oprește la intervalele așteptate în funcție de lumina solară, dacă boilerul atinge într-adevăr temperatura așteptată a apei și dacă presiunea în circuitul solar rămâne stabilă. O scădere a presiunii în primele săptămâni după montaj poate semnala o mică neetanșietate la una dintre conexiuni, care poate nu s-a manifestat la prima umplere, dar este mai ușor și mai ieftin de remediat de la început decât mai târziu, după câteva luni.

Este recomandat și să notați setările inițiale ale unității de reglare și presiunea din circuit, pentru a avea o valoare de referință în cazul unei verificări ulterioare sau a unei intervenții de service. În general, sistemele solare nu necesită o întreținere complexă și periodică, dar o verificare anuală a etanșității, a presiunii și a stării lichidului termic prelungește durata de viață și fiabilitatea acestora.

Exemple reale din practică

Compararea a două instalații reale descrise în articol – o casă existentă și o clădire nouă.

Casă de familie cu terasă înclinată, centrală termică pe gaz existentă
Casă de familie cu terasă acoperită cu șindrină, orientată spre sud și cu centrală termică pe gaz existentă, care până acum asigura încălzirea apei calde menajere și încălzirea în întreg anul. Proprietarul a decis să completeze sistemul cu două panouri solare pe terasă, cu scopul de a reduce consumul de gaz pentru încălzirea apei, în special în lunile de vară. Montajul s-a desfășurat în ordinea corespunzătoare pașilor de mai sus: mai întâi s-a montat pe chei sub șindrină o construcție de montaj corespunzătoare tipului de terasă și dimensiunilor panourilor solare alese, apoi s-au instalat panourile și s-au conectat cu un scurt segment de unduț inoxidabil la rețeaua principală. Traseul între terasă și încăperea tehnică din subsol a fost rezolvat cu flexi țeavă 2v1 preizolată, deoarece traseul trecea prin construcția de acoperiș deja gata, iar izolarea suplimentară a țevii clasice pe loc ar fi prelungit inutil montajul. În încăperea tehnică s-a montat un nou boiler solar cu două schimbătoare de căldură – una conectată la circuitul solar, alta la centrala termică pe gaz existentă – unitatea de pompare și unitatea de comandă. După umplerea și aerisirea circuitului, sistemul în vara acoperea în mod predominant nevoia de încălzire a apei calde, iar în această perioadă centrala nu se aprindea practic pentru încălzirea ACM și servea doar ca rezervă în cazul unui timp înnorat mai îndelungat.

Casă de familie cu terasă plană, clădire nouă
Clădire nouă de casă de familie cu terasă plană, unde sistemul solar a fost planificat deja în proiect, împreună cu pompa de căldură ca sursă principală de căldură. Deoarece terasa plană necesită înclinarea panourilor solare la un unghi adecvat, s-a folosit o construcție de montaj reglabilă pentru terasa plană cu o înclinație de aproximativ 15°, care asigură în același timp curățarea naturală a suprafeței panourilor solare de praf și impurități în timpul ploii. Din cauza traseului mai scurt între terasă (clădirea avea doar un singur etaj) și încăperea tehnică, s-a ales o soluție combinată – un segment scurt lângă panouri a fost rezolvat cu unduț inoxidabil din cauza manipulării mai simple la conectarea finală la construcția de trecere a terasei, iar restul traseului cu flexi țeavă preizolată. Boilerul a fost proiectat cu un schimbător de căldură pentru circuitul solar și un schimbător, respectiv o pregătire pentru pompa de căldură ca sursă suplimentară de căldură în afara sezonului estival. Deoarece era vorba de o clădire nouă, instalația electrică pentru senzorii unității de comandă a fost pregătită deja în construcția brută, ceea ce a simplificat semnificativ montajul unității de pompare și unității de comandă – a mai rămas doar să se conecteze cablurile pregătite și să se seteze diferența de temperatură dorită pe unitatea de comandă.

Prețuri orientative ale unor componente ale instalației solare menționate în articol.

Întrebări frecvente despre montajul instalației solare

Se poate monta instalația solară la o centrală termică existentă, sau trebuie să fie rezolvată doar într-o clădire nouă?
Da, instalația solară se montează frecvent și la o centrală termică existentă, fără a fi nevoie să se schimbe centrala în sine. Condiția este un boiler solar cu două schimbătoare de căldură – una pentru circuitul solar, alta pentru încălzirea de la centrala termică existentă – sau eventual înlocuirea vechiului boiler cu un astfel de boiler, dacă instalația solară nu a existat până acum.

Trebuie să am o terasă înclinată orientată exact spre sud pentru ca sistemul să aibă sens?
Orientarea exactă spre sud nu este o condiție obligatorie, dar este adevărat că cu cât este mai aproape de orientarea sudică și cu cât suprafața este mai puțin umbrită de clădiri sau copaci în timpul zilei, cu atât performanța sistemului este mai mare. La o terasă plană, orientarea panoului solar poate fi reglată independent de orientarea terasei, folosind construcția de montaj.

Care este diferența între țeava clasică și flexi țeava 2v1 din punct de vedere al montajului?
Țeava clasică de cupru sau inoxidabil trebuie izolată suplimentar cu izolație termică direct pe loc, după conectare, ceea ce prelungesc timpul de montaj, în special pe terasă și în șahe. Flexi țeava 2v1 preizolată are atât conducta de alimentare, cât și cea de retur deja integrate într-un singur șemiflex, așa că nu mai trebuie izolată suplimentar – este suficient să o tragi prin traseul pregătit.

De ce se folosește o înclinație de cel puțin aproximativ 15° la o terasă plană?
Această înclinație asigură faptul că apa ploii poate curăța natural praful și impuritățile de pe suprafața panoului solar (efect de auto-curățare), ceea ce ajută la menținerea eficienței panoului pe termen lung, fără a fi nevoie de curățare manuală frecventă. La o înclinație mai mică sau la un panou așezat perfect orizontal, praful și apa s-ar putea menține pe suprafață mai mult timp.

Cum știe unitatea de comandă când trebuie să pornească pompa?
Unitatea de comandă compară temperatura măsurată de senzorul de pe panoul solar cu temperatura măsurată de senzorul de pe boilerul solar. Dacă panoul este mai cald decât boilerul cu o diferență predefinită, unitatea pornește pompa de circulație din unitatea de pompare. Când diferența scade sub limita setată, pompa se oprește.

De ce lichidul solar nu intră în contact direct cu apa caldă pe care o folosesc?
Boilerul solar încălzește apa menajeră indirect, prin intermediul unui schimbător de căldură. Lichidul termic circulă într-un circuit închis separat de apa menajeră și transferă căldura ei doar prin peretele schimbătorului, fără a se amesteca niciodată cu ea.

Ce se întâmplă dacă nu se evacuează aerul din circuitul solar după montaj?
Un circuit insuficient evacuat poate conține camere de aer, cel mai adesea în punctele cele mai înalte ale traseului la panourile solare. Acestea împiedică circulația fluidului termic, reduc randamentul transferului de căldură și pot provoca și zgomote ale pompei. De aceea, după umplerea circuitului, se verifică întotdeauna dacă din robinetele de evacuare ies doar lichid, nu și aer.

Este nevoie de o priză electrică direct la panourile solare de pe acoperiș?
Nu, singura sursă electrică este pompa de circulație din unitatea de pompă și singura unitate de comandă, care se află în camera tehnică. La panoul solar se duce doar cablarea senzorului de temperatură, nu și alimentarea electrică de putere.

Subiecte conexe

• Cum alegi un sistem solar pentru încălzirea apei
• Panouri solare plane vs. cu vid
• Ce acumulator solar ai nevoie
• Tubulatură solară și unduțe inox – cum funcționează
• Unități de comandă și grupuri de pompe pentru sisteme solare
• Fixarea panourilor solare – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă
• Încălzire solară ca completare pentru centrală
• Service, umplere și defecțiuni frecvente ale sistemelor solare
• Întrebări frecvente despre sisteme și panouri solare

Aveți întrebări despre sistemele solare sau panourile solare?

Nu reușiți să vă decideți sau aveți o situație concretă în gospodărie? Scrieți-ne – vă oferim cu plăcere consultanță.

Numele și prenumele Nu completați acest câmp:

Email

Mesaj