PÄIKESEKÜTE
Miks päikeseküte?
Korduvad küsimused
Soovitus majaehitajale
Miks plaatkollektor?
Tasuvusest
Praktilised näpunäited
Päikesekütte ABC
PRAKTILISI NÄPUNÄITEID KODUSE PÄIKESEKÜTTESÜSTEEMI EHITAJALE



Päikesekütte kasutamine vee soojendamiseks ja maja kütmiseks pole juba aastaid ka meil enam uudis - kütteliik toimib Eestis sisuliselt samadel tingimustel ja samade tulemustega kui Kesk-Euroopas.
See artikkel ongi mõeldud eeskätt nendele, kellele pole enam vaja selgitada miks, millal, kui palju ja mis mõtet üldse on, vaid pigem kuidas seda kõige loomulikumat energiaallikat mõistlikult kasutada.
Üheks argumendiks selle artikli kirjutamisel oli, et "made-in-garaaž" süsteemi osade kokkusobimatus ning "taat turul rääkis" põhimõttel levivad kuuldused võiks mõjuda pidurdavalt päikesekütte heale mainele ja levikule.

Järgnevalt mõned nõuanded neile tublidele, kes on püstitanud eesmärgi ise päikeseküttesüsteem valmis ehitada.
Iseehitamise otsuse kasuks räägib muuhulgas asjaolu, et Eesti inimesed on enamasti väga leidlikud ja üldiselt ongi päikeseküttesüsteem oma olemuselt lihtne. Siiski oleme kokku puutunud mitmete eksimustega, mis tulenevad päikesekütte hingeelu mittetundmisest ja seda ka kütteproffide puhul. Ehk see artikkel aitab edaspidi mõne vea vältida.
Käsitleme siin päikeseküttesüsteeme lähtuvalt levinuima kollektoritüübi kasutamisest kõrgeima mugavusastmega, sundtsirkulatsiooniga süsteemides. Mõned arvnäitajad on toodud konkreetsete toodete omaduste põhjal1, enamik nõuanneteist on siiski kasutatavad kollektorite margist ja tüübist sõltumatult. 


Ettevalmistus, kollektorite ja salvesti asukoha valik

Kollektori valikul tasub arvestada mitte üksnes hinda ega ka ainult tootlust, efektiivsust, vaid ka töökindlust ja kestvust.  Võiks suhtuda reservatsioonidega siinmail laialt levinud soovitustesse kasutada üksnes teatud tüüpi põhjamaisesse kliimasse sobivaid kollektoreid, mis  "töötavad ka pilvise ja külma ilmaga". Eeskätt muredevaba kasutus aastakümnete vältel on kvaliteetse plaatkollektori eelis2. Täpsemal kalkuleerimisel kaalub ajaline mõõde koos madalamate kasutusriskidega selgelt üles vaid pisut suurema oodatava energiasaagi3 kuid samas isegi kuni 2-3 korda lühema eeldatava eluea.
Esmalt tuleks valida kollektoritele sobiv asukoht, millel hetkel pikemalt ei peatuks, sellest saab teemast huvitatud lugeja pikemalt lugeda erinevatest allikatest4.
Salvesti asukoha valik - mingeid erisusi siin päikeseküttesüsteemil võrreldes tavalise küttesüsteemiga ei ole. Salvesti valikust tuleb pikemalt juttu allpool.


Süsteemi optimaalne suurus

Õnnestunud suurusega päikeseküttesüsteem tõstab energiasaaki ja lühendab tasuvusaega, ühtlasi pikendab süsteemi eluiga.
Päikeselt saame seda rohkem energiat, mida enam suudame kollektorit maha jahutada, sellest kujunebki päikesekütte efektiivsus. Tasub meeles pidada, et hästioimiva päikesekütte saavutamiseks ei piisa ainult kollektori headest omadustest. Sisuliselt on meil 2 võimalust efektiivsust tõsta: a) suurendame salvestusmahtu; b) suurendame tarbimist.
Suur pidev tarbimine ongi põhjus, miks suuremate objektide ja tarbijate arvu puhul on väga hea efektiivsus saavutatav ka suhteliselt väikese salvestusmahu juures. Eramute puhul jääb üle ainult variant a) - kuna reeglina ei õnnestu väga stabiilset ja suurt tarbimist tagada.
Alati tasub meeles pidada, et isegi väga õnnestunud kollektori ja salvestusmahu suhte korral saame alati  vähemalt 10% täiendavat energiasaaki kihtsalvestuse võimaluse lisamisel. Efekt tekib erinevate temperatuuridega vee segunemise ärahoidmisest ja seeläbi kiiremast energia edastusest tarbimisse5.
Ehkki igaüks võib lihtsalt kalkuleerida piisava salvestusmahu vastavalt meie laiuskraadi rusikareeglile "kollektoripinna m2 = 60-80 liitrit salvestusmahtu", soovitame siiski eelnevalt mõtiskleda/kalkuleerida oma sooja vee tarbimisharjumuste osas + tellida asjatundjatelt spetsiaalse simulatsioonitarkvaraga koostatud optimaalsuuruse hinnangu.
Optimaalse suurusega ja tarbimisega kooskõlas tarbevee päikeseküttelahenduse puhul võib väita, et saavutame samaväärse efektiivsuse võrreldes küttetoega süsteemidega.
Seega päikeseküttesüsteemi optimaalsuurus sõltub paljudest muutujatest ning "üheksa korda mõõda, üks kord lõika" peab siin väga hästi paika.


Torustiku valik ja liited

Heal juhul on kollektorite ja salvesti vahemaa umbes 10 meetrit. Alla 5 m on juba natuke ohtlikult lähedal (avariiolukorras tekkivad temperatuurid võivad lõpuks pumbakeskust kahjustada); samas kuni 20 meetrit on veel täiesti igapäevane nähe. Suuremate vahemaade korral on vaja teha täpsemaid kalkulatsioone õige pumba ja piisava torustiku läbimõõdu leidmiseks.
Kõrguste vahe ei mängi siin eriti rolli, kuna tegemist on survestatud süsteemiga.
Torustiku materjaliks sobivad kõrgeid temperatuure taluvad teras, vask, roostevaba teras. Parima eeldatava kestvusega on mõistagi roostevaba teras.
Mugavaima paigalduse vaheliideteta ja kindla kvaliteedi tagab roostevaba soojustatud paindtoru kasutamine. Juhul, kui kasutada vasktoru, peaks tegema kollektorist kuni 5 m kaugusele ulatuvad liited kindlasti kõva joodisega, sobivad ka sõrmusliited.
Päikeseküttesüsteemi üheks erisuseks on see, et seoses kõrgete temperatuuridega võib torustikus ringlev soojakandja aastatega muutuda seestpoolt söövitavaks. Samas viitab sellise probleemi kiirem tekkimine otseselt valele süsteemi suurusele (liiga suur kollektor või liiga väike salvesti), põhjuseid võib leida enamgi. 

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- kasutatakse liiga suure läbimõõduga toru (mida suurem toru läbimõõt, seda suuremad on torustiku soojuskaod);
Näide: läbimõõt DN15 (1/2") on piisav kuni 5 järjestikku ühendatud FM-tüüpi kollektorile (12,75m2) kuni 20-meetrise vahemaa korral.
- kollektorid ühendatakse jäigalt torustikuga - kuumuspaisumistest tingituna on süsteemi pikaealisusele kasulik vähemalt kollektori ühendused - pealevool ja tagasivool - ühendada paindtoruga (need sisalduvad alati originaal-kinnituskomplektides);
- kasutatakse mittesobivaid tihendeid;
- kasutatakse ebapiisava temperatuuritaluvusega toru (plastik ei sobi!):
- torustik jäetakse korralikult soojustamata;


Kollektori paigaldus

Õigeim on kasutada valitud kollektorile mõeldud originaalkinnitusi, tasemel kollektoritootjal peaks olema pakkuda igaks juhtumiks sobivad kinnitusvariandid.
Enamasti nõustutakse, et parima esteetilise tulemuse saavutame katusepinda integreeritud plaatkollektorite kasutamisel - see on võimalik aga üksnes sobiva katusekalde ja suuna korral.
Kõrgendatud nõudmised kinnituse tugevusele ja kvaliteedile on kaldraamile paigalduse korral, sest siin tuleb arvestada tuulte ja tormide puhul purjepinna efektiga. Seega on oluline ka aluskonstruktsiooni tugevusvaru.
Paljukardetud lume raskus, jäätumisoht ega ka tõsine rahe ei ole plaatkollektorite puhul mureteema. Kollektori piisava tugevuse tagab vähemalt 3 mm erikarastatud (madala rauasisaldusega, ESG) klaas, "eluaegne" on 4 mm.
Temperatuurianduri paigaldusel annab parima tulemuse, kui see on paigaldatud kollektorisse ja jääb soojuskandja läbivoolu teele. Viimane asjaolu eeldab pikema sensori hülsi kasutamist. Selliselt jõuab täpne info juhtkontrollerini kõige kiiremini.
Kollektori läbivool ühendada eelistatult alati diagonaalis6.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- kasutatakse endaloodud kinnituskonstruktsioone või torustiku katuseläbiviike, mis ei pruugi tagada visuaalselt esteetilist tulemust või halvemal juhul tugevust/stabiilsust/veekindlust;
- sensor paigutatakse väljapoole kollektorit torule (ehkki teatud toodetel ongi nii mõeldud, sellisel juhul peab pump sagedamini "katse-sisselülitusi" tegema, et kontroller saaks infot tegelikest temperatuuridest). Samuti "valetab" torupealne andur alati paar kraadi;
- kollektor on vales asendis, selle tulemusena satub valesse asukohta ka sensor ning ei anna õiget infot. See on võimalik ebasümmeetrilise absorberi ehituse korral.
Näiteks väliselt sümmeetrilisel FM-tüüpi kollektoril peab sensor asetsema kindlas kohas ja see on kleebisega tähistatud
- kollektor paigaldatakse päikeselisel ajal, kuid süsteem jäetakse veel mitmeks päevaks täitmata ning kollektor katmata - tekivad kestvad kõrged temperatuurid, mis võivad kollektorit rikkuda


Veepaagi ja/või kütesalvesti valik ja ühendamine

Paagile mõeldes kerkib meie silme ette enamasti kas roostetama kippuv tünn või siis valge seinal rippuv boiler. Tegelikult eelistab arenenud maailm juba mõnda aega kaasaegsemaid kavalamaid "tünne" ja nüüd on ka meil see valikuvõimalus olemas.

Tavapäraselt on eramutes kasutusel soojaveepaak/boiler, milles pole sisemist soojavahetit ega ka vabu otsi, et ühendada välist soojusvahetii/plaatvahetit.
Sellisel "boileril" ei ole päikeseküttevalmidust.
Esmane sobiv valik on sellisel juhul sisemise soojusvahetiga veepaak, kuhu saab ühendada kollektoriringi torud. Väiksema tarbimise puhul ja küttetoe vajaduse puudumisel on see valik ka õigustatud. Arvestada võiks, et juhul kui päikesevaesel ajal ei soovi elektriga kütta, peaks sel veepaagil olema ka teine soojusvaheti-siugtoru, mille saab ühendada põhikütte katlaga.
Parimad tulemused saame kombipaagiga, mispuhul on ühendatud tarbevee ja küttesalvesti omadused. Parimad kombipaagid on ka värske hügieenilise sooja vee valmistajad, st ei säilitata enam mitusada liitrit seisvat sooja tarbevett, vaid see valmistatakse alles vahetult tarbimise ajal, veekraani avamisel7.
Vaatamata kombipaakide suurusele ja mitmetest lisaomadustest tingitud kõrgemale hinnale on nad tasuvad, kuna korralik mahuti lisab ka küttesüsteemile lisaväärtust ning kestab isegi kordi kauem "seisva vee" paakidest, mis on ohustatud katlakivi ja söövituse poolt.
Ka kombisalvesti puhul kehtib reegel: mida lihtsamalt on funktsioonid lahendatud, seda kestvam ja hooldusvabam.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- veepaagisisese siugtoru soojavahetuspindala on kasutatava kollektoripinna kohta liiga väike, tulemuseks on päikesekütte efektiivsuse langus
Optimaalne on 20-25% soojavahetuspinda kollektori pindalast, miinimum 15%.
Näide: kui 1000 l paagis asuv päikeseküttesiug on 2,8 m2, siis see võimaldab kasutada kuni 15 m2 kollektoreid


 Automaatika ja pumbasõlm

Õigeim valik on tootja poolt valmistatud täiskomplektne ja kompaktne pumbasõlm koos täite/tühjendusavadega, kaitsemooduliga, manuaalõhutiga, paisupaagiga jpm. Sellised pumbasõlmed on juba kvaliteetse soojustuskestaga, levinud on kaks tüüpi: a) kahetorusõlmed (ühendatud kollektori pealevool ja tagasivool, b) ühetorusõlmed (ainult pealevool). Viimane on säästuvariant, sageli ilma täite/tühjendusventiilideta ning teise tagasilöögiklapita, vahel ka manomeetri ja ülerõhuklapita. Need puuduolevad osad tuleb sel juhul eraldi soetada.
Automaatikasõlmed on erineva läbilaskvusega ja võimsusega, seega tasub valida sobiva suurusjärgu sõlm vastavalt kavandatud kollektoriväljale. Tüüpiliselt on Euroopas valmistootena 3 suurust: kuni 25, 50 ja 100 m2.  Seega eramutele piisab enamasti väikseimast.
Paisupaagi suurus tuleks valida selliselt, et kogu süsteemis olev soojakandja ületemperatuuride korral sinna vabalt ära mahuks.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- kasutatud on tavalist küttesüsteemi ringluspumpa, mitte kõrgema temperatuuritaluvusega solaarpumpa;
- kasutatud on tavalist küttesüsteemi paisupaaki, mitte kõrgema temperatuuritaluvusega solaarpaisupaaki;
- paisupaagi eelrõhk on liiga madal;
Tavaliselt seadistatakse paisupaagi eelrõhk 0.2-0,3 bar madalamaks süsteemi täiterõhust.
- kasutatud on plastsisuga tagasilöögiklappe, peaks olema metallsisuga;
- ei kasutata liiniseadet, mis parima päikesekütte efektiivsuse saavutamiseks on hädavajalik 
Läbivool sõltub valitud kollektoritest ja salvestustehnoloogiatest. Läbivooluhulga järgi jagunevad päikeseküttesüsteemid madalavoolisteks alla 20 l/tunnis/m2 ja kiirevoolulisteks. Levinumad süsteemid on pigem kiirevoolulised, 20-40 l/h/m2 kohta. FM-kollektorite ehitus toetab mõlemat võimalust

Kontroller

Õigeim valik on spetsiaalselt päikesekütte juhtimiseks toodetud temperatuurierinevuse printsiibil toimiv kontroller.
Tänapäevased kontrollerid on mugavalt loetava LCD-ekraaniga, lihtsalt käsitletavad ja vähemalt 2 ringluspumba/relee juhtimise võimalusega. Selline kontroller on kohe komplekteeritud 4 sensoriga.
Kindlasti peaks olema nii salvesti kui kollektorite ületemperatuuride eest kaitsefunktsioonid  (pumba lühiajalised sisselülitused) ja salvesti jahutusfunktsioon. Viimane on kasulik mitmepäevaste eemalolekute puhuks.
Kasuks tulevad lisafunktsioonid, nagu pumpade kinnikiilumise kaitse, läbivoolu näidik, energiasaagiloendur, andmete analüüsivõimalus arvutis.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- kontroller jäetakse töösse tehase seadistustega, reeglina ei ole tehase seadistustes kasulikke lisafunktsioone aktiveeritud


Süsteemi täitmine

Süsteemi täitmiseks kasutatakse spetsiaalselt päikesekütte otstarbeks tehtud propüleenglükooli (vahel ka etüleenglükooli).  Glükooli puuduseks on väiksem soojusmahtuvus võrreldes veega, kuid eelisteks külmumiskaitse, kõrgem  keemistemperatuur ja lisandina kasutatavad söövitusinhibiitorid. Just peaasjalikult nende omaduste tõttu saabki täna päikeseküttesüsteeme pidada hooldusvabadeks ja väga pikaealisteks.
Täitmise võimalused: a) käsipumbaga, b) spetsiaalse täiturpumbaga.
Käsipumba kasutamise vastu on asjaolu, et kulub märksa rohkem aega ning õhutamisega on rohkem muresid. Käsipumbaga õhutamisel tuleb kasuks, kui kasutada kollektoriringi kõrgeimas punktis, tavaliselt kohe kollektori kõrval piisava temperatuuritaluvusega (+180°C) õhutit.
Spetsiaalse täiturpumbaga pole tungivat vajadust kasutada eraldi õhutit ning täitmine on kiire - torustiku loputus, õhutus, survestus kokku u 0,5 tundi.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- soojakandjana kasutatakse vett. Tulemuseks on aja jooksul katlakivi ladestumine kollektori torustikus ning lisakohustus sügiseti süsteem tühjendada ja kevadel täita. Seejuures jääb mingi osa vett ikkagi kollektori torustikku, mis võib põhjustada kollektori lõhkikülmumise. Vee kasutamine on iseehitajate seas üsna levinud ja võimalik, et mõne vanema kollektori või mustaks värvitud "radika" puhul on see igati mõistlik, tänapäevaste kollektorite efektiivsuse juures enam mitte. Nii jääb kasutamata  ka meie märtsi-aprilli aktiivse päikese energiasaak;
- surveproov tehakse veega. Tulemuseks on hiljem sogane glükool, kuna vesi ja hapnik aktiveerivad väga kiiresti rooste tekke salvestite siugtorudes (mis on tihti seestpoolt "must teras". Ebasoovitav kõrvalefekt tekib ka paratamatult pärast tühjendamist torustikku jääva prognoosimatu vee koguse tõttu, mistõttu ei saa enam väga täpselt glükooli külmakindlust tagada;
- survestatakse nõrgalt. Mida suurem rõhk, seda kõrgem on glükooli keemistemperatuur ja seega süsteemi üldine tervis parem;
5 bar all on 47% glükoolilahuse keemispunkt ~157°C juures. Sellest kõrgemaid temperatuure saab tekkida õige süsteemi suuruse ja õigesti seadistatud kontrolleri korral üksnes elektrikatkestuste ajal. Mõistagi eeldab selline töörõhk ka kõikide komponentide/liidete kvaliteeti, seega süsteemi kaitseklapp võiks olla min. 8 bar, parem kui 10 bar
- ei ole õnnestunud kogu õhku välja saada - ringluses on mikroõhumullid, mis ei ole kasulikud ei soojakandja ega torustiku kestvusele


Käivitamine ja häälestamine

Ühendada tuleks eelnevalt ka sensorid ning alles seejärel kontroller sisse lülitada. Tuleks meeles pidada, et ringluspumpa kunagi täitmata süsteemi korral ei ole soovitav käivitada, see rikub pumba. Käivitusel peab pump olema max kiiruse asendis ja pumbal tuleks lasta esimesel korral käia vähemalt 10 minutit.
Sellele järgneb kontrolleri häälestamine, mille tarbeks tasub üksipulgi läbi lugeda kasutusjuhend, kuna kontrolleri vale käitumine võib mõnikord viia ka süsteemi riketeni - näiteks kui pumba sisse/väljalülitus on totaalselt valesti reguleeritud.
Neile, kelllel on huvi, tahtmist ja aega, võivad ette võtta paaril korral aastas ümberhäälestamise, kuna seda oskuslikult tehes on võimalik natuke rohkem energiat salvestada.
Boonuskilovatid saab kätte, kui mõned kontrolleri ja solaarjaama seadistused oskuslikult muuta (varakevadised ja kesksuvised olud on erinevad). Kindlasti ei ole mõtet seda üle tähtsustada, süsteem toimib suurepäraselt ka pidevalt seadistusi kruvimata.

MÕNED VÕIMALIKUD EKSIMUSED:
- kollektoriringi torustik ja/või kontroller on jäetud elektriliselt maandamata, mis võib põhjustada tundlike mõõteseadmete häireid

Hooldustegevused

Optimaalse suurusega ja kõiki selles artiklis käsitletud soovitusi silmas pidades võime päikeseküttesüsteemi pidada praktiliselt hooldusvabaks vähemalt 30 aasta vältel. Parimaks tõestuseks sellele väitele on, et TiSUNi 20 aastat tagasi olemasolevate tehnoloogiatega loodud ja paigaldatud süsteemid on edukalt töös ka täna, olles omanikele paljukordselt tagasi toonud esialgse investeeringu.  Seejuures ei soovita kogenud austerlased tingimata neid mitmekümneaastaseid, kuid muidu igati töökorras kollektoreid vahetada uute ja efektiivsemate vastu, vaid pigem lisada mõned uued kollektorid parandamaks saagikust.

Sellegipoolest tasub pisteliselt kontrollida, kas ikka pump töötab päikeselistel aegadel ning kas rõhk süsteemis püsib ilma suuremate kõrvalekalleteta. Selliselt saab potensiaalseid probleeme ennetada.
Üldlevinud soovitus on, et iga 3 aasta tagant võiks süsteemist lasta välja paar tilka soojuskandjat ning lakmuspaberiga kontrollida pH taset. Kui näit on alla 7, siis tuleks glükool välja vahetada. pH langus näitab, et glükool on sageli keema läinud. Optimaalsuurusega süsteemi ja õige häälestuse korral ei tohiks seda probleemi tekkida ka aastakümnete vältel.
Samuti peab iga 3 aasta tagant kontrollima solaarpaisupaagi eelrõhku. Siin tuleb kasuks, kui algselt paigaldati automaatlukustusega paisupaagi ühendustoru, siis saab paisupaagi hooldustegevusteks ka ilma süsteemi tühjendamata eraldada.


Soovitused

Hoolas läbilugeja mõistis, et tegelikult on võimalusi valearvestusteks ja tagasilöökideks mitmeid, pealegi siin käsitlesime ainult elementaarsemaid küsimusi.
Säästad oma aega, närvirakke ja tõenäoliselt ka raha, kui valid täiskomplektse lahenduse kogemustega tootjalt ning tellid paigalduse proffidelt.  Nii saad lisagarantii, et kõik süsteemi osad on juba loomise hetkest kavandatud koos toimima ja minimiseerid veavõimaluse.
Neile aga, kellele see lühiülevaade teemal "kuidas" indu juurde andis, edukat ehitamist ja kõigile HEAD PÄIKESEENERGIA KASUTAMIST!


tekst: Ivo Sild


Viited, selgitused, lisamaterjalid

1 Euroopa ühe juhtiva päikeseküttespetsialisti  TiSUN GmBH tehaste toodang, Austria
2 Loe levinumate kollektoritüüpide omaduste kohta siit
3 Loe kollektori valiku teemaga seonduvalt TiSUNi pressiteadet
4 Artikkel Soovitus majaehitajale
5 Vaata soojuskaameraga tehtud kihtlaadimise videot (13 MB, Windows Media Player)
6 Vaata kollektorite (FM-S) montaažiprintsiipi: 3D video (21 MB, QuickTime Player)
7 Võrdle veepaake ja küttesalvesteid: presentatsioon (3,3 MB, pdf)