EN
Funktionssæt og design af trykbeholder-systemer
Trykbevarede solvarmeanlæg bruger lukkede kredsløb. Varmetransportvæsken (som kan være vand eller en blanding af vand og propylenglykol) pumpes med et tryk på 50–100 psi gennem et kollektorpanel på taget og en isoleret varmtvandsbeholder. Den primære fordel ved disse anlæg er deres evne til at tilsluttes almindelige hjemmets rørledningssystemer. Dette betyder, at alle haner og bruser leverer konstant vandtryk og temperatur, selv hvis flere brugere samtidigt benytter både varmt og koldt vand i fleretagersbygninger. For at imødegå udvidelse som følge af varme indeholder systemerne specielle ekspansionsbeholdere. I de fleste installationer er rørmaterialet af valg enten rustfrit stål eller kobber, da disse materialer er meget modstandsdygtige over for korrosion. Dette gør dem til et passende valg for langvarig ydelse, både i bolig- og erhvervsrørledningssystemer.
Trykbelastede termosifon-systemer fungerer via en proces kaldet naturlig konvektion. Med denne proces opvarmer solfangere på taget vandet. Det opvarmede vand stiger naturligt op til lagertanke, der er placeret højere end solfangere. Dette betyder, at der ikke kræves pumper, og der er ingen behov for dyre trykbelastede komponenter. Størstedelen af konstruktionen udføres med billige materialer (f.eks. EPDM-gummi og polypropylen). Denne type konstruktion er acceptabel, fordi systemerne kører ved almindeligt tryk (atmosfærisk tryk). Disse systemer har specielle funktioner til brug, når temperaturen falder under frysepunktet (kold vinter). De tømmer og spüler automatisk vandet fra kollektor-rørene for at forhindre skade ved frost, f.eks. sprængte rør.
Nøglematerialer og forskelle i varmeoverførsel
Forskelle i materialer og konstruktion er resultatet af forskellige grundlæggende driftsprincipper. På grund af tilstedeværelsen af vedvarende tryk er der behov for højkvalitetsmetaller (korrosionsbestandige), såsom rustfrit stål, til rør og varmevekslere i systemer, der er under tryk. Systemer, der ikke er under tryk, behøver ikke at opfylde disse krav, hvilket tillader en større anvendelse af polymermaterialer. Dette reducerer betydeligt byggeomkostningerne samt gør installationen nemmere.
Forskellige systemer har forskellige metoder til varmeoverførsel. Enheder, der er under tryk, har normalt interne rørspiraler eller jakkeformede varmevekslere i velisolerede tanke. Disse design sikrer, at drikkevand holdes adskilt fra glykolkredsløbet. Selvom dette design giver færre risici for fryseproblemer, medfører det større vedligeholdelseskompleksitet. Ikke-trykbærende systemer er anderledes. Nogle systemer opvarmer vandet direkte i kollektoren, hvilket kaldes en direkte termosifon. Andre er udstyret med simple eksterne varmevekslere. Ikke-trykbærende systemer fungerer typisk bedre ved milde temperaturer og har højere effektivitet. Dog eliminerer pludselige temperaturændringer deres ydeevne og vejrmodstand.
Valg af den bedste solvarme til dine lokale forhold
Vandtryk samt type rørledning og bygning
At forstå det nuværende vandsystem er afgørende, når man vurderer et systems egnethed. De fleste moderne bygninger anvender et trykstabiliseret system, hvor vand føres til lejlighederne via hovedforsyningsledninger. Derfor er trykstabiliserede vandvarmere ideelle til lejligheder, ejerlejligheder og fleretagers boligbygninger, hvor der kræves vandtryk på hver etage. Disse systemer er også ideelle ved renovering af ældre bygninger, da de undgår behovet for mere omfattende ændringer i de eksisterende konstruktioner, som kan være nødvendige ved konventionelle installationer for at undgå brug af tag- eller loftområder.
Gravitationssystemer fungerer fremragende til ikke-trykbehandlede systemer, f.eks. i landlige områder, ældre huse med koldt vandtanker på taget eller fuldstændigt afkoblede systemer. Problemer opstår, når der ikke er tilstrækkelig lodret afstand mellem indsamlingspunktet og indtaget til indsamlingspunktet. Typisk ønsker man en lodret forskel på mindst en halv meter. Dette kan være et problem ved bygninger med lavt taghældning eller flade tage. Et ikke-trykbehandlet vandsystem kan yde dårligt, når vandtrykket er lavt (omkring 20 pund pr. kvadrattomme vand), da vandet i disse systemer kan strømme langsomt og næsten kun dryppe. En trykbehandlet system håndterer derimod denne situation bedre. Undersøg altid den eksisterende rørledning før installation for at minimere behovet for pumper og ventiler. Dette er afgørende i ældre bygninger, hvor man ønsker at forstyrre rørledningen så lidt som muligt. Kapacitet af taglaste, klima og risiko for frostvurderinger
Vi har konstateret, at strukturel styrke og vejrmodstand er afgørende faktorer, der skal undersøges, inden man vælger en bygning til solinstallationer. Et fladt tag-system tilføjer normalt mellem 30 og 50 kilogram pr. kvadratmeter. Ikke-trykbelastede systemer er ofte lettere, da de har mindre tanke integreret i systemdesignet, hvilket gør deres installation på eksisterende konstruktioner lettere. De fleste solinstallationer fungerer godt på skrånende tage. Der er dog én vigtig overvejelse: Installatører skal være opmærksomme på, at der langs kystområder er stærkere vindkræfter, hvilket øger monteringskravene med ca. 15–20 procent. Dette betyder, at certificerede monteringsrammer, installeret af særligt certificerede installatører, er påkrævet i disse områder for at sikre, at systemet er stormfast.
Risikoen for frost er en vigtig faktor ved valg af opvarmningssystemer. I regioner, hvor temperaturen falder til nul grader i mere end to på hinanden følgende dage om året, vælges trykbeholdere kombineret med glykolantifrysevæsker. Denne blanding forhindrer, at rørene fryser. Ikke-trykbeholdere er derimod afhængige af effektive drain-back-systemer. Dette omfatter korrekt skråstillede rør til afløb af vand, sikkerhedsventiler, funktionsmæssige reserveanordninger, hvis noget går galt, samt et hjælpestrømsystem til styresystemet. Kravene til afløbs- og styresystemerne giver mere vedligeholdelsesarbejde i sådanne klimaforhold. Omvendt tillader tropiske og permanent frostfrie klimaer – med undtagelse af få ekstreme frostklimaer – brugen af simple ikke-trykbeholdere termosifon-systemer, som fungerer effektivt i længere perioder uden behov for komplekse mekanismer. I regioner med mindre end 200 solskinsdage om året er trykbeholdere en bedre løsning, da de er mere effektive end ikke-trykbeholdere ved skyet vejr. Dette skyldes, at trykbeholdere tillader kontinuerlig cirkulation i længere perioder med lavt sollys, hvilket i sidste ende reducerer risikoen for systemfejl under dårligt vejr.
Praktisk anvendelse og effektivitet af forskellige typer solvarmevandvarmere
Der findes to hovedtyper solvarmevandvarmere: trykbærende og ikke-trykbærende. Der er mange forskellige måder, hvorpå disse to typer solvarmevandvarmere kan bygges og konfigureres, og deres konstruktion samt de vejrforhold, de udsættes for, samt installatørens færdigheder kan påvirke deres ydeevne betydeligt. Kvalitetsinstallationer dækker normalt 50–75 % af deres behov for varmt vand ved hjælp af solen. Trykbærende modeller opnår ofte disse højere procentdele, fordi deres varmeveksleres design er bedre, hvilket muliggør mere effektiv strømningsvedligeholdelse gennem rørene. Dette gør dem også mere effektive, når vejret er koldt eller når der er temperatursvingninger.
Trykkbelastede og ikke-trykkbelastede systemer fungerer forskelligt, når det kommer til varme. Ikke-trykkbelastede systemer – termosifonsystemer – yder bedre, ca. 10–15 % bedre, når det er varmt, og der er ikke den negative indvirkning fra pumper eller varmeoverførsel, hvor komponenterne bliver mindre effektive. Den modsatte side heraf er, at trykkbelastede systemer yder konsekvent gennem hele året – gennemsnitligt i hver årstid samt om vinteren – og ved frysende temperaturer ca. 30 % bedre set i forhold til den samlede ydelse. Imidlertid gælder det modsatte især i tropiske områder og varme områder, hvor de ikke-trykkbelastede systemers forenklede direkte opvarmningsmetode er mere effektiv.
Når systemer installeres, afhænger deres ydeevne mere af, hvor meget opmærksomhed der lægges på installationen, end af systemtypen i sig selv. At justere systemets vinkel korrekt er meget vigtigt og kan endda øge systemets effekt med op til 25 %. Problemer som skygge fra andre bygninger, forkert rørstørrelse og dårlig isolering kan imidlertid reducere indtjeningen fra systemerne langt mere end andre faktorer, der er integreret i systemet. Vedligeholdelse er meget vigtig. Kalkaflejringer opstår indeni trykbehandlede varmevekslere, og hvis varmevekslerne ikke rengøres, falder effektiviteten med 12 % om året. Ikke-trykbehandlede systemer er mindre udsatte for kalkproblemer, men mere udsatte for luftlommer og sedimentopbygning i de åbne tanke. De seneste fremskridt inden for vakuumrørkollektorer er ca. 15 % bedre end fladepladekollektorer, hvilket gør dem de nyeste og mest optimale. De seneste fremskridt inden for kollektorsystemer er anvendelige for begge systemtyper, forudsat at de alle installeres korrekt.
Samlede ejerskabsomkostninger: Første investering, vedligeholdelse og afkast for solvarmesystemer
Når man beregner de langsigtede omkostninger, overser folk ofte udgifterne ud over prislappen. Den reelle værdi omfatter installation, rutinemæssig vedligeholdelse samt besparelserne, som systemet giver over årene. De fleste ejere, der installerer solvarme til varmt brugsvand, bruger 3.000–8.000 USD, hvilket inkluderer systemets pris. Trykbeholdere ligger tilsyneladende nærmere den øvre ende af denne interval. Dette skyldes de ekstra specialkomponenter, såsom varmevekslere og udvidelsestanke, samt glykolventilen, der er godkendt til høje temperaturer, samt den større arbejdsbyrde for installatørerne. Omvendt er ikke-trykbeholdere, såsom grundlæggende termosifonmodeller, tilsyneladende billigere fra starten. Men hvis visse stedsbetingelser ikke opfyldes, kan der opstå yderligere udgifter. Utilstrækkelig taghøjde og frosttemperaturer kan medføre forsinkelser samt højere omkostninger til drain-back-styring og opvarmningsløsninger, som skal tilføjes.
„Korrekt vedligeholdelse koster omkring halvandet procent af systemets samlede installationsomkostninger. Dette svarer til ca. 15–40 USD årligt for kontrol af systemets status, efterfyldning af trykbeholdere med glykol og ventilkontroller, der udføres hvert tredje til femte år. Generelt kræver trykbehandlede systemer færre besøg fra teknikere, hvis de er installeret i køligere klimaer, i modsætning til ikke-trykbehandlede systemer, som kræver mekaniske afløbsystemer. De to største driftsrelaterede problemer, der påvirker ikke-trykbehandlede systemer, er udskillelse af kalkaflejringer og sediment. Derfor er det vigtigt at foretage vandkvalitetstests, især hvis den lokale vandhårdhed overstiger syv grain pr. gallon. Vandbehandling til at mindske mineralopbygning er vigtig for at forhindre fremtidige driftsproblemer."
Ifølge det amerikanske energiministerium er besparelserne fra solvarmevandvarmere ret betydelige. Deres investeringsanalyser viser, at solvarmevandvarmere kan reducere omkostningerne til vandopvarmning med 50 % til 80 %. Hvis en husholdning erstatter en konventionel elektrisk varmer med en enhedsenergifaktor på 1,0 med en solbaseret enhed og anvender den nationale gennemsnitlige elpris, sparede husholdningen $274 om året – og for nogle husholdninger kan besparelsen være endnu større. Selv med sådanne besparelser skal der tages hensyn til andre faktorer ved analyse af afkastet på investeringen. Energipriserne forventes at stige med 2 % til 5 % årligt, hvilket øger besparelserne. Desuden bliver systemet mindre effektivt med tiden. I gennemsnit mister systemer 0,5 % til 1 % af deres effektivitet hvert år. Der kan også tages hensyn til incitamenter såsom den føderale skattefordel på 30 % af omkostningerne samt lokale tilskud. Alle disse faktorer tyder på, at kvalitetsfulde solvarmevandvarmere vil betale sig selv inden for 6 til 12 år. I kølige klimaer og især i fleretagersbygninger kan nykøbte trykbærende modeller koste lidt mere, men kan være mere effektive og have længere levetid.
Disse systemer opretholder den samme pålidelighed i hele fryseperioden, sikrer den samme trykfordeling i hele bygningen og spare dig for reparationer samt afbrydelser af vedligeholdelsesservice, som andre systemer vil koste dig.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad adskiller trykbehandlede fra ikke-trykbehandlede solvarmesystemer?
Det, der adskiller de to typer, er måden, hvorpå de to systemer fungerer. I trykbehandlede systemer holdes vandet under et bestemt tryk i en lukket kredsløbskonfiguration, mens vandet i ikke-trykbehandlede systemer bevæger sig ved naturlig cirkulation, så ingen pumpe er nødvendig, og trykket opretholdes ved atmosfærisk tryk.
Hvilket materiale anvendes i trykbehandlede systemer for at undgå korrosion?
For at sikre korrosionsbestandighed i trykbehandlede systemer anvendes højintegritetsmetaller såsom kobber og rustfrit stål til sikkert at indeholde trykket i rør, varmevekslere og tanke.
Er ikke-trykbehandlede systemer velegnede til koldt klima?
Ikke-tryksystemer er ofte mindre velegnede til kolde klimaer, da de kan lide af frysning. De kræver gode afløbsanlæg for at forhindre, at rørene beskadiges af frosset vand.
Hvordan påvirker tagtypen montering af solvarmevarmere?
Et solvarmevarmeringsanlæg kan være installeret efter en takvinkel. Flatte tage giver en vis vægt, mens hældede tage generelt er mere komfortable. Kustområder kræver dog en særlig montering på grund af stærkere vindkræfter.
Hvad er det for en vedligeholdelse af solvarmevarmere?
Vedligeholdelse består normalt af at kontrollere udstyret, at fylde på væsker i tryksystemer og at kontrollere for skale og nedbrydning. Der skal rutinemæssigt kontrolleres vandkvaliteten for at undgå aflejringer.