Panouri solare termice plane vs. cu vid

Energia solară este singura sursă de căldură pentru care nu plătiți niciunui furnizor – trebuie doar să o capte și să o transferați în apa pe care o consumați efectiv în casă. Exact acest lucru îl face sistemul solar de încălzire a apei calde menajere (ACM): o combinație de panouri solare pe acoperiș, un boiler solar, o unitate de pompare și o electronică de comandă care evaluează automat și declanșează întregul proces. Sistemul completează, nu înlocuiește în mod complet sursa principală de căldură – centrala termică sau pompa de căldură – dar în special în lunile de vară poate acoperi o mare parte din încălzirea ACM fără ca sursa principală să fie deloc pornită.

La proiectarea unei astfel de instalații, întrebarea cheie cade destul de repede: panouri solare plane sau tubulare (cu vid)? Răspunsul determină nu doar costul total al investiției, ci și comportamentul sistemului în iarnă, primăvara și toamna, durata de funcționare fără defecțiuni și capacitatea de a rezista la condiții meteorologice nefavorabile precum ploaia cu pietre. În acest articol vom explica diferențele dintre cele două tipuri în detaliu, vom arăta și alte componente cu care panourile solare trebuie să colaboreze (boiler, control, țevi, fixare, extensimetru) și, la final, vom analiza două exemple reale din practică.

Dacă abordați pentru prima dată un sistem solar, vă recomandăm să citiți și ghidul general Cum alegi un sistem solar de încălzire a apei, unde veți găsi un context mai larg privind alegerea întregii instalații. Aici ne vom concentra în special pe panourile solare și pe componentele care le însoțesc.

Ce este un sistem solar de încălzire a apei și din ce este compus

Sistemul solar de încălzire a apei, uneori numit și instalație solară de încălzire cu apă, nu este un singur aparat, ci un ansamblu de mai multe componente care trebuie să colaboreze:

• Panouri solare pe acoperiș – captă radiația solară și încălzește cu aceasta lichidul termic (o amestec de apă și substanță antigel, astfel încât circuitul să nu înghețe nici iarna).
• Boiler solar cu schimbător de căldură – aici căldura din lichidul termic este transferată apei menajere, pe care apoi o folosiți din robinet.
• Unitate de pompare – asigură circulația lichidului termic între panou și boiler.
• Unitate de control (solară) – evaluează temperaturile și decide când trebuie pornită sau oprită pompa.

Este important să subliniem de la început o chestiune pe care mulți clienți o confundă: sistemul solar completează sursa principală de căldură, nu o înlocuiește. În practică, asta înseamnă că vara, când este suficientă radiația solară și consumul de apă caldă nu este extrem de mare, instalația solară poate acoperi încălzirea ACM aproape singură. Iarna, când este puțină lumină solară și zilele sunt scurte, greutatea se transferă înapoi către centrală sau pompă de căldură – sistemul solar doar „completează” căldura, ori de câte ori este disponibilă. Din acest motiv, sistemul solar se combină cel mai adesea cu o sursă existentă de căldură, nu ca soluție autonomă.

Această combinație a două surse de căldură (soare + centrală/pompă de căldură) este și motivul pentru care merită să investiți într-o controlă de calitate și un boiler bine ales – mai multe informații găsiți în articolul Încălzirea solară ca completare la centrală.

Panouri solare plane vs. tubulare: diferența principală

Compararea diferențelor principale dintre panourile solare plane și tubulare.

Aceasta este inima întregii decizii și merită să-i acordați mai mult spațiu. Pe piață există în esență două tipuri de panouri solare pentru încălzirea apei – panouri solare plane și panouri solare tubulare (cu vid). Ambele fac esențial același lucru (captă radiația solară și o transformă în căldură), dar se deosebesc construcțional și funcțional.

Panouri solare plane

Panourile solare plane au o suprafață de absorbție (o placă metalică întunecată care captează radiația solară) acoperită cu sticlă temperată, toate așezate într-un cadru izolat din aluminiu. Această construcție are mai multe avantaje practice:

• Cost de achiziție mai scăzut – panourile solare plane sunt în mod obișnuit mai ieftine decât cele tubulare, atât pe unitate, cât și cu accesorii de montaj.
• Rezistență mecanică mai mare – sticla temperată în cadrul solid rezistă mai bine, de exemplu, ploii cu pietre, căderii ramurilor sau solicitărilor mecanice în timpul montajului, decât țevile subțiri de sticlă ale panourilor tubulare.
• Performanță suficientă în condiții obișnuite – în condițiile climatice din România, panourile solare plane sunt de obicei suficiente pentru o încălzire ACM fiabilă, în special dacă obiectivul principal este acoperirea verii și a perioadelor intermediare.

Exact combinația costului mai scăzut, a rezistenței mai mari și a performanței suficiente este motivul pentru care panourile solare plane sunt alegerea cea mai frecventă în România pentru o gospodărie obișnuită, care dorește în primul rând să economisească pe încălzirea ACM fără o tehnologie complicată și scumpă.

Panouri solare tubulare (cu vid)

Panourile solare tubulare funcționează pe un alt principiu – suprafața de absorbție este închisă într-o țeavă de sticlă cu vid, care funcționează asemănător cu un termos. Vidul reduce semnificativ pierderile de căldură către mediul exterior, ceea ce aduce o altă suită de caracteristici:

• Performanță mai mare la temperaturi exterioare scăzute și intensitate mai mică a radiației solare – adică exact în momentele în care panourile solare plane întâmpină dificultăți (zile reci, soare mai jos pe cer, vreme înnorată).
• Cost mai ridicat – panourile solare tubulare sunt mai scumpe decât cele plane, chiar și pentru o suprafață comparabilă.
• Fragilitate mai mare – țevile de sticlă cu vid sunt mai sensibile la deteriorări mecanice decât sticla temperată solidă a panourilor solare plane.

Panourile solare tubulare au cel mai mare sens acolo unde este importantă performanța chiar și în afara lunilor de vară – de exemplu, dacă sistemul trebuie să contribuie parțial și la încălzirea spațiilor, sau dacă amplasarea/orientarea acoperișului este mai puțin favorabilă din punct de vedere al radiației solare și trebuie să extrageți cât mai mult din fiecare raze de soare.

Care tip să alegeți?

Dacă obiectivul principal este o acoperire simplă și accesibilă a încălzirii apei calde în special vara și în lunile intermediare, panourile solare plane sunt, în mare parte a cazurilor, alegerea mai rațională – cost mai scăzut, rezistență mai mare și performanță suficientă în condițiile noastre. Panourile solare tubulare au justificarea lor acolo unde este nevoie de o eficiență maximă chiar și în perioadele cu radiație solară slabă și sunteți dispuși să plătiți un preț mai mare și să țineți cont de o fragilitate mai mare a construcției.

Dacă în această fază a deciziei vă simțiți neîncrezători, vă recomandăm să parcurgeți și ghidul general Cum alegi un sistem solar de încălzire a apei, unde această temă este încadrată într-un context mai larg al alegării întregii instalații (nu doar a panourilor solare, ci și a boilerului, controlului și rețelei de distribuție).

Unitatea de reglare și grupa de pompare – cum sistemul decide când să funcționeze

Unitatea de reglare decide pornirea și oprirea pompei de circulație în funcție de diferența de temperatură.

Indiferent ce tip de colector alegeți, acesta nu ar fi de niciun folos fără restul sistemului. Rolul cheie îl are unitatea de reglare (solară). Aceasta compară în mod constant temperatura de pe colector și temperatura din boiler, folosind senzori. În momentul în care diferența de temperatură dintre colector și boiler depășește pragul predefinit, unitatea de reglare activează pompa de circulație a grupului solar – lichidul termic începe să curgă, transferă căldura de la colector la boiler și întregul ciclu se repetă. Când diferența de temperatură scade sub pragul stabilit (de exemplu, seara, când soarele apune), pompa se oprește automat, astfel încât lichidul rece să nu mai circule inutil și să nu răcească înapoi boilerul.

Pompa de circulație nu este însă niciodată singură – este livrată ca parte a unei așa-numite unități de pompă (grup de pompă solară). Aceasta conține într-un singur bloc compact pompa de circulație, robinete de închidere, termometre și manometre pentru monitorizarea temperaturii și a presiunii în circuit, precum și o supapă de siguranță. Avantajul acestei soluții este în primul rând instalarea și service-ul – toate componentele necesare sunt pe un singur loc, instalatorul nu trebuie să caute și să conecteze separat fiecare element, iar în cazul unei defecțiuni sau a unei revizii, diagnosticarea este mai simplă.

Pentru mai multe detalii despre modul exact în care funcționează unitățile de reglare și grupele de pompă, precum și despre ce trebuie să țineți cont la alegerea lor, vă invităm să citiți articolul separat Unități de reglare și grupe de pompă pentru sistemele solare.

Boiler solar – unde căldura de la soare întâlnește apa de la robinet

La prima vedere, boilerul solar seamănă cu un boiler clasic, dar are o diferență constructivă esențială – spre deosebire de un boiler obișnuit, el are în plus cel puțin un schimbător de căldură conectat la circuitul solar. Foarte des are chiar două schimbătoare de căldură: unul pentru circuitul solar și unul pentru încălzirea suplimentară cu centrală termică, atunci când energia solară nu este suficientă.

Principiul este indirect – lichidul termic din circuitul solar nu vine niciodată în contact direct cu apa de uz casnic. Acesta curge separat, într-un circuit închis, și transferă căldura apei de uz casnic exclusiv prin peretele schimbătorului. Astfel, amestecul nemernit din colectoare nu se amestecă niciodată cu apa pe care o deschideți la robinet sau la duș – este vorba despre două circuite complet separate, care se „întâlnesc” doar pe schimbătorul de căldură.

Alegerea dimensiunii și construcției corecte a boilerului solar (de exemplu, dacă va avea un sau două schimbătoare de căldură) depinde de dimensiunea gospodăriei, de consumul de apă caldă și de modul în care va fi suplimentat sistemul. Acestei teme i se acordă o atenție detaliată în articolul Ce tip de boiler solar dvs. aveți nevoie.

Distribuția: țevi și izolație între colector și încăperea tehnică

Două soluții comune de distribuție între colector și încăperea tehnică.

Colectorul pe acoperiș și boilerul în încăperea tehnică trebuie să fie conectate – și tocmai această parte, la prima vedere neînsemnată a sistemului, are un impact direct asupra cantității de căldură pierdută pe parcurs și asupra duratei montajului. În principiu există două soluții obișnuite:

Țeavă clasică din cupru sau inox

Metoda tradițională este țeava clasică din cupru sau inox, care este izolată ulterior direct la fața locului – adică pe acoperiș, în șa și în încăperea tehnică. Țeava flexibilă din inox sub formă de undă (țeavă flexibilă cu suprafață ondulată) este apreciată în special pentru rezistența sa față de temperaturile ridicate pe care le poate atinge lichidul solar în timpul verii, atunci când soarele este intens, și pentru flexibilitatea sa în trecerea peste colțuri și traversările structurii clădirii.

Țeavă flexibilă izolată 2 în 1

A doua opțiune este țeava flexibilă izolată 2 în 1, care combină admisia și returul într-un singur șnur flexibil și izolat. Avantajul acestei soluții este în principal viteza de montaj – deoarece izolația este parte integrantă a țevii încă de la fabricație, firma de montaj nu trebuie să o izoleze suplimentar pe acoperiș sau în șa, ceea ce în cazul soluției clasice poate consuma un timp semnificativ (și, implicit, și costuri suplimentare).

Decizia asupra unei soluții depinde de situația constructivă concretă (lungimea traseului, numărul traversărilor, accesibilitatea acoperișului) și de preferințele firmei de montaj. Mai multe informații despre ambele variante, inclusiv ce înseamnă denumirea „undă” și de ce se folosește tocmai inoxul în tehnologia solară, găsiți în articolul Țevi solare și undele inox – cum funcționează.

Fixarea colectorilor în funcție de tipul acoperișului

Colectorul singur reprezintă doar jumătate din sarcină – are nevoie și de o fixare fiabilă, care să reziste decenii întregi expusă vântului, ploii, zăpezii și variațiilor de temperatură. Structura de montaj se alege deci în funcție de tipul acoperișului (sau a altei suprafețe de montaj):

• Acoperiș înclinat – diferite tipuri de acoperiș (țiglă, tablă, cutie de șopârlă) necesită diferite elemente de fixare, care se montează direct pe grinda sau lată de sub acoperiș.
• Acoperiș plat – aici se folosește o structură cu înclinare reglabilă, cel puțin 15°. Această înclinare nu este aleatorie – asigură faptul că colectorul se poate curăța singur prin ploaie (pe o suprafață perfect plată, pe de altă parte, se menține praful și, eventual, apa).
• Fațadă sau teren (pământ) – o soluție alternativă acolo unde acoperișul nu este potrivit sau disponibil din diverse motive.

Este important ca structura de montaj să corespundă exact dimensiunilor tipului și modelului specific de colector – nu este vorba despre un element universal, ci despre o soluție „pe măsură” pentru combinația concretă colector + tip acoperiș.

Acest set concret este un bun exemplu al modului în care accesoriile de montaj și tipul colectorului sunt strâns legate – este destinat exact colectorului plat KS 2100F cu o suprafață de 1,82 m² și un acoperiș plat cu o înclinare de până la 15°. Dacă rezolvați montarea pe un alt tip de acoperiș sau pe un alt model de colector, veți avea nevoie de o altă structură. O prezentare detaliată a tuturor opțiunilor de fixare pentru toate tipurile de acoperișuri găsiți în articolul Fixarea colectorilor – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă.

Expanziometrul, presiunea și umplerea circuitului solar

Circuitul solar este un sistem închis și sub presiune – adică lichidul termic circulă într-un circuit închis sub presiune, așa cum funcționează și un circuit clasic de încălzire. Deoarece lichidul se încălzește la temperaturi ridicate în zilele fierbinți de vară, volumul său crește prin dilatare termică. Pentru a preveni deteriorarea țevilor sau a componentelor din cauza acestei dilatări, circuitul conține un vas de expansiune (expanziometru), care poate înghiți în mod sigur această creștere a volumului.

Umplerea și degazarea circuitului solar se face prin robinete de umplere cu ajutorul unei pompe manuale sau electrice – principiul este foarte asemănător cu cel al umplerii unui circuit clasic de încălzire. Acest pas este important în special pentru că bulele de aer din circuit ar împiedica circulația corectă a lichidului termic și ar reduce eficiența transferului de căldură între colector și boiler.

Service-ul și verificarea periodică a presiunii în circuit, precum și completarea sau înlocuirea lichidului termic, aparțin de sarcinile obișnuite de întreținere ale unui sistem solar. Ce conține exact service-ul unui sistem solar și ce defecțiuni apar cel mai frecvent, găsiți în articolul Service, umplere și defecțiuni frecvente ale sistemelor solare.

Cum să alegi: concluzie pentru colectoarele plane și cele cu vid

Dacă am dori să încheiem întreaga decizie în câteva propoziții: colectoarele plane sunt o alegere fiabilă, accesibilă din punct de vedere financiar și mecanic rezistentă, care în condițiile climatice din țara noastră răspunde în mod obișnuit nevoii de încălzire a apei calde – în special dacă obiectivul principal este acoperirea verii și a perioadelor intermediare și completarea astfel a surselor principale de căldură. Colectoarele cu vid au locul lor acolo unde este nevoie de o eficiență mai mare chiar și la temperaturi mai scăzute și la o radiație solară mai slabă, la preț de achiziție mai mare și o mai mare fragilitate a structurii.

Indiferent de tipul de colector pe care îl alegeți, confortul și durata de viață a sistemului depind la fel de mult și de calitatea celorlalte componente – vasul solar, unitatea de comandă, grupul de pompare, distribuția și structura de montaj. Din acest motiv vă recomandăm să priviți întotdeauna sistemul solar ca pe un întreg, nu doar ca pe alegerea unui singur component. Dacă planificați montarea singuri sau doriți doar să știți ce vă așteaptă, consultați și pașii noștri Montarea sistemului solar – pașii pas cu pas.

Exemple practice

Prețuri orientative ale unor componente menționate în articol.

Exemplu 1: Căsuță cu acoperiș în formă de șindrilă și centrală termică pe gaz

O familie de patru persoane locuiește într-o casă cu acoperiș în formă de șindrilă, acoperit cu șindrină, încălzită cu o centrală termică pe gaz, care a încălzit și apa caldă de toate anotimpurile. Proprietarii au decis să adauge un sistem solar pentru încălzirea apei, pentru a reduce consumul de gaz, în special în lunile de vară, când centrala funcționează aproape exclusiv pentru încălzirea apei, nu pentru încălzirea spațiului.

Datorită acoperișului în formă de șindrilă cu pantă obișnuită, alegerea structurii de montaj a fost simplă – elemente de fixare dedicate acoperișului șindrilat, fixate în grinzi sub acoperiș. În alegerea tipului de colector, familia a optat pentru colectoare plane – principalul motiv fiind prețul mai mic și faptul că scopul principal era acoperirea lunilor de vară, când colectoarele plane sunt suficiente. S-a adăugat un boiler solar cu două schimbătoare de căldură (una pentru circuitul solar, alta pentru preîncălzirea existentă a centralei termice pe gaz), o unitate pompa și o unitate de comandă, care compară temperatura colectorului și a boilerului și comută circulația în funcție de aceasta. Distribuția între colectoarele de pe acoperiș și încăperile tehnice din subsol a fost realizată cu țevi din oțel inoxidabil în formă de undă, deoarece traseul trecea prin o șaachă de instalare existentă, unde izolarea suplimentară era ușor de realizat.

Exemplu 2: Bungalow cu acoperiș plat în construcție nouă în perioada de tranziție

În cazul construcției unui bungalow cu acoperiș plat, proprietarii au abordat problema fixării colectorilor diferit față de exemplul anterior – acoperișul plat necesită o structură de montaj cu pantă reglabilă (în acest caz setată la 15°, pentru ca colectorul să se poată curăța singur prin ploaie și să nu rețină apă sau impurități). Deoarece investitorul planificase să folosească casa pe toată durata anului, inclusiv în lunile mai reci de primăvară și toamnă, și dorea să obțină cât mai mult din investiție, chiar și în afara celor mai călduroase săptămâni de vară, după o analiză atentă a ambelor opțiuni, a ales colectoarele cu vid – varianta mai scumpă la achiziție, dar mai eficientă chiar și la temperaturi exterioare mai scăzute și la intensitate mai mică a radiației solare.

Pentru distribuția între acoperiș și încăperile tehnice, investitorul a ales țeavă flexibilă 2v1 preizolată – principalul argument fiind viteza de montaj în timpul construcției, când traseul prin tavan și perete era accesibil doar pe o perioadă scurtă, înainte de izolare și lucrări de finisare. Datorită faptului că țeava era izolată încă de la fabricație, firma de montaj a evitat izolarea suplimentară pe teren și a reușit să finalizeze instalația în conformitate cu programul planificat.

Întrebări frecvente (FAQ)

Care este diferența principală între colectorul plan și cel cu vid?

Colectoarele plane au o suprafață de absorbție acoperită cu sticlă temperată într-un cadru izolat – sunt mai ieftine și mai rezistente mecanic, de exemplu față de ploaia de pietre. Colectoarele cu vid (în formă de țeavă) au un randament mai mare la temperaturi exterioare mai scăzute și la intensitate mai mică a radiației solare, dar sunt mai scumpe și mai fragile.

Care tip de colector este mai potrivit pentru o casă obișnuită în România?

Pentru încălzirea obișnuită a apei calde menajere în condițiile noastre climatice, colectoarele plane sunt de obicei suficiente – combină un preț mai mic și o mai mare rezistență mecanică cu un randament suficient. Colectoarele cu vid au mai mult sens acolo unde este important randamentul chiar și în afara lunilor de vară.

Poate un sistem solar înlocui complet o centrală termică sau o pompă de căldură?

Nu. Sistemul solar completează sursa principală de căldură, fără a o înlocui. În special acoperă încălzirea apei calde menajere în vara, în timp ce în iarnă și la intensitate mai mică a radiației solare, sursa principală de căldură rămâne centrala termică sau pompa de căldură.

Rezistă colectoarele plane la ploaia de pietre?

Colectoarele plane sunt mai rezistente mecanic, datorită structurii cu sticlă temperată într-un cadru izolat, în comparație cu colectoarele cu vid, ale căror țevi de sticlă sunt mai fragile.

De ce lichidul solar nu intră în contact cu apa pe care o bem sau ne spălăm?

Pentru că apa este încălzită în boilerul solar indirect, prin intermediul unui schimbător de căldură. Lichidul termic (solar) circulă separat, într-un circuit închis, și nu se amestecă niciodată cu apa menajeră.

De ce pompa din sistemul solar nu funcționează neîntrerupt, doar când soarele strălucește?

Pentru că unitatea de comandă (solară) compară în mod constant temperatura de pe colector și în boiler, folosind senzori. Pompa de circulație a grupului solar se activează doar atunci când temperatura colectorului este mai mare decât cea a boilerului cu o diferență prestabilită – altfel, pompa ar putea răci inutil boilerul.

Care este diferența dintre țeavă clasică și țeavă flexibilă 2v1?

Țevile clasice din cupru sau oțel inoxidabil (de exemplu, în formă de undă) se izolează suplimentar direct pe teren, în timpul montajului. Țeava flexibilă 2v1 preizolată combină atât conducta de alimentare, cât și cea de retur într-un singur șnur flexibil și izolat, ceea ce reduce timpul de montaj, deoarece nu mai este nevoie de izolare suplimentară pe acoperiș sau în șaachă.

De ce structurile pentru acoperișuri plane au o pantă reglabilă de 15° sau mai mare?

Colectorul fixat pe un acoperiș plat are nevoie de o pantă minimă (de obicei 15° sau mai mare), pentru a se curăța singur prin ploaie – pe o suprafață perfect plată s-ar acumula impurități și apă.

Ce este expanzometrul și de ce este nevoie de el în circuitul solar?

Expanzometrul este o vas de expansiune care face parte dintr-un circuit solar închis și sub presiune. Compensează dilatarea volumetrică a lichidului termic la temperaturi ridicate, atinse de colector în special în zilele solemne de vară.

Subiecte conexe

• Cum alegi un sistem solar pentru încălzirea apei
• Ce boiler solar ai nevoie
• Țevi solare și țevi ondulate din oțel inoxidabil – cum funcționează
• Unități de comandă și grupuri de pompe pentru sisteme solare
• Fixarea colectorilor – acoperiș înclinat, acoperiș plat, fațadă
• Încălzirea solară ca completare a centralei termice
• Montarea unui sistem solar – pașii pas cu pas
• Service, umplere și defecțiuni comune ale sistemelor solare
• Întrebări frecvente despre sisteme solare și colectori

Aveți întrebări despre sistemele solare sau panourile solare?

Nu reușiți să luați o decizie sau aveți o situație specifică în gospodăria dumneavoastră? Trimiteți-ne un mesaj – suntem bucuroși să vă oferim consultanță.

Numele și prenumele Nu completați acest câmp:

Email

Mesaj