Galvoti apie kolektorių sistemos valdymą reikia jau pradinėje jos projektavimo stadijoje. Be tinkamo valdiklio sistema bus panaši į automobilį be vairo.

Saulės kolektorių masinio diegimo aušroje buvo apsiribojama paprasčiausiais temperatūrų skirtumo reguliatoriais. Jei skirtumas tarp šilumnešio temperatūros kolektoriuje ir šildytuve didesnis už nustatytą vertę, įjungiamas cirkuliacinis siurblys ir šildomas šildytuve esantis vaduo. Eksploatuojant kolektorių sistemas paaiškėjo, kad su tokiu paprastu valdikliu optimalaus veikimo pasiekti neįmanoma. Be to, sistemą reikia ne tik valdyti, bet ir apsaugoti nuo avarinių režimų, optimizuoti veikimą, priklausomai nuo energinės apšvitos ir sukaupto vandens temperatūros.

Saulės energinė apšvita dienos metu keičiasi plačiose ribose. Kad kuo daugiau energijos būtų konvertuota, būtina palaikyti optimalų debitą šilumnešio cirkuliaciniame kontūre. Kuo mažesnė energinė apšvita, tuo, esant mažesniam šilumnešio debitui, vanduo pašildomas iki aukštesnės temperatūros. Esant žemai vandens temperatūrai šildytuve, debitas kontūre gali būti didelis, nes ištekančio šilumnešio temperatūra turi būti 7–10 °C didesnė nei sukaupto kaitintuve.

Informacija apie temperatūrą – kuo tikslesnė

Debito reguliavimo funkcija numatyta daugumoje nesudėtingų valdiklių (pvz.,Solwatt, Frisco ir kituose). Siurblys paleidžiamas didžiausiu greičiu, vėliau jis palaipsniui mažinamas, kol pasiekiamas nustatytas temperatūrų skirtumas tarp iš kolektoriaus ištekančio šilumnešio ir į jį grįžtančio.

Renkantis šiuos valdiklius reikia įvertinti, kad ne visi cirkuliaciniai siurbliai gali būti valdomi reguliuojant įtampos dydį. Be to, nerekomenduojama minimalų maitinimo įtampos dydį nustatyti mažesnį kaip 100 V. Šaltuoju metų laiku padidėjus antifrizo klampumui siurblys nepajėgs stabiliai dirbti. Kad debitas būtų tinkamai reguliuojamas, valdiklis turi gauti tikslią informaciją apie temperatūrą kontroliniuose sistemos kontūro taškuose, kuri priklausys nuo jutiklių instaliavimo būdo. Reguliavimas tikslesnis, kai naudojami ne du, o bent trys temperatūros jutikliai.

Saulės kolektorius gaminanti kompanija „Hewalex“ pasiūlė naudoti optimizuotą schemos variantą Opti Flow ir naujo tipo valdiklį G425-P01. Skirtingai nuo tipinio varianto, du temperatūrai matuoti skirti panardinami jutikliai montuojami gilzėse prie katilo šilumokaičio išvadų. Tai užtikrina greitesnę reakciją į šilumnešio temperatūros pasikeitimus ir suteikia papildomos informacijos apie šilumokaičio apkrovą. Siurblys įjungiamas, priklausomai nuo temperatūrų skirtumo kolektorių baterijos išėjime (T1) ir apskaičiuotos pagal specialų algoritmą vidutinės temperatūros vertės ∆T₁ = ƒ(T3;T2). Siurblio našumas reguliuojamas, palaikant pastovų optimalų temperatūrų skirtumą ∆T₂  = T3–T2.

Padidėjus saulės energinei apšvitai ir iš kolektorių baterijos ištekančio šilumnešio temperatūrai, automatiškai didinamas siurblio našumas. Tai ne tik optimizuoja sistemos darbą (didesnė generuojama šilumos galia), įvertinant nuostolius vamzdyne, bet ir mažina šilumos nuostolius kolektoriuje, nes jame palaikoma mažesnė temperatūra. Kuo didesnė temperatūra kolektoriuje, tuo didesni šilumos nuostoliai į aplinką. Optimalus temperatūrų skirtumas ∆T₂ nustatytas eksperimentiniu būdu. Kad būtų išvengta dažnų cirkuliacinio siurblio stabdymų ir įjungimų, kontroliuojamas temperatūrų skirtumas ∆T₃ = T1–T3. Padidėjus debesuotumui, sistema greičiau reaguoja į pasikeitusią temperatūrą ir sumažina siurblio našumą anksčiau negu pasikeis temperatūros T2 ir ∆T₂. Cirkuliacinis siurblys stabdomas, kai temperatūrų skirtumas ∆T₂ < 2 °C išlieka nustatytą laiko tarpą. Taip pailginamas siurblio veikimo laikas ir akumuliuojami net minimaliai kolektorių generuojami šilumos kiekiai, esant mažoms energinėms apšvitoms. Taigi, per metus konvertuotos saulės energijos kiekis 10–15 proc. didesnis negu naudojant paprastus valdiklius tipinėse schemose. Supaprastėja ir sistemos paleidimo ir derinimo darbai: nereikia reguliuoti debito, nes sistema prisitaiko ir palaiko optimalų režimą.

Kitas tokios schemos privalumas, kad šiluma iš šildytuvo negali „grįžti“ atgal į kolektorių. Tipinėje schemoje pašildyto vandens jutiklis yra žemesnės temperatūros šildytuvo zonoje, todėl ir valdikliui duodamas klaidingas signalas. Paduodamas mažiau pašildytas šilumnešis dėl klaidingos informacijos pašildomas ir grąžinamas atgal į kolektorių. Analogiškas efektas bus, kai nustatoma maža valdiklio suveikimo histerezė. Naujos schemos atveju cirkuliacinis siurblys išjungiamas, kai tik ištekančio iš kolektoriaus šilumnešio temperatūra T1 tampa mažesnė už ištekančio iš šildytuvo gyvatuko temperatūrą T3. Pagal temperatūrų duomenis galima spręsti ir apie galimus sistemos gedimus. Didelis skirtumas tarp temperatūrų T1 ir T2 byloja apie mažą debitą arba oro kamštį cirkuliaciniame kontūre.

Valdiklio funkcijos

Tipinės valdiklio funkcijos yra šios: ♦ apsaugoti kolektorių nuo perkaitimo; ♦ aušinti  sistemą;  ♦ išjungti  šildymą;  ♦ saugoti siurblį, kad neužsikirstų (įjungiamas 1 minutei kas 72 valandas). Informacija apie valdiklio ir sistemos veikimą pateikiama ekrane. Darbui su šiuo valdikliu G425-P01 reikalingas specialus cirkuliacinis, su komutuojamomis statoriaus apvijomis siurblys (WILO 15/6-3  FSR-130-12), kuriuo debitas reguliuojamas plačiame diapazone. Valdiklis automatiškai palaipsniui (3 lygiais) keičia siurblio našumą ir tolygiai reguliuoja siurblio maitinimo įtampą. Pastaruoju metu valdikliai parduodami tik kartu su siurblio moduliais ZPS18. Tikėtina, kad neteks ilgai laukti, kol analogiškas valdymo algoritmas bus įdiegtas ir kituose valdikliuose.

Nepaisant visų pranašumų valdiklis turi ir trūkumų, ribojančių jo panaudojimą kombinuotose kolektorių sistemose. Pirmiausia, nėra galimybės valdyti papildomus įrenginius – elektrinį šildytuvą, dujinį arba skysto kuro katilą, cirkuliacinį ir papildomą siurblius, kontūrų perjungimo vožtuvus perteklinei energijai  akumuliuoti arba sistemai aušinti. Kombinuotoms sistemoms skirtas Hewalex G422 tipo valdiklis taip pat montuojamas siurblio bloke (ZPS28). Nors jame nėra naudojamas Opti Flow reguliavimo algoritmas, bet kolektorių kontūro siurblio našumas reguliuojamas, priklausomai nuo nustatyto temperatūrų skirtumo kolektoriuje ir šildytuve (klasikinis variantas), palaikant optimalų temperatūrų skirtumą. Kolektorių kontūro srautui kontroliuoti siurblio bloke instaliuotas debitmatis. Tai leidžia kontroliuoti kolektorių generuojamą galią (skaičiuojamas parametras) ir jei ji pakankama vandeniui šildyti, blokuojamas elektrinio šildytuvo/katilo įjungimas.Taip pat rodoma momentinė generuojamos galios vertė ir registruojamas pagamintos šilumos energijos kiekis (skaitiklio funkcija). Taip daugiau saulės energijos panaudojama vasarą ir mažiau reikia iškastinio kuro/elektros energijos vandeniui šildyti.

Valdiklio programavimo galimybės leidžia konfigūruoti jo panaudojimą septyniolikai kombinuotų sistemų variantų. Reikia paminėti ir kitas svarbias vartotojui funkcijas. Šilto vandens cirkuliacinis siurblys, palaikantis pastovią temperatūrą vartojimo kontūre, gali būti įjungiamas nustatytais laiko intervalais dviem režimais: pastoviu ir periodiniu – 10 minučių darbas ir 10 minučių pertrauka. Katilas, šilumos siurblys ar elektrinis šildytuvas gali būti įjungiamas vandeniui šildyti nustatytu laiku. Taip pat yra galimybė nustatyti vandens šildytuvo dezinfekcinio pakaitinimo laiką. Jeigu kolektorių sistema naudojama baseinui šildyti ir perteklinei šilumai sunaudoti, cirkuliacinis siurblys stabdomas kas valandą penkioms minutėms ir kontroliuojama, ar nereikia pašildyti vandenį šildytuve. Sistemai apsaugoti nuo perkaitimo, kai nenaudojamas karštas vanduo, galima pasinaudoti aušinimo ir atostogų funkcijomis.Aušinama, įjungiant cirkuliacinį siurblį nustatytu laiku naktį pasirinktomis dienomis ir valandomis.

Panašios ir kitų firmų valdiklių (Eco Soll, Fotton; SolarComp, Compit; MR65-SOLAR2K, Frisco, SC200, Kingspan ir kiti) galimybės. Jiems gaminti dažnai naudojami tie patys komponentai, o didžiausi skirtumai vartotojo meniu, gamybos kokybėje ir kainose.

Energija – ne tik vandeniui šildyti?

Ne vienas pagrįstai klausia – kodėl saulės  energijos nepanaudojus ne  tik vandeniui šildyti, bet ir kolektorių sistemai maitinti? Kai saulės daug, elektros energijos tiekimas turi būti patikimas. Be to, pastaruoju metu fotoelementų ir įtampos keitiklių kainos labai sumažėjo, o pasiūla labai įvairi.

Pirmiausia, reikia parinkti tinkamą cirkuliacinį siurblį. Rekonstruojamose sistemose palikus esamą cirkuliacinį siurblį ir valdiklį kartu su  fotoelementų baterija, teks įrengti valdiklį ir įtampos keitiklį iš 12 V nuolatinės į 230 V 50 Hz įtampą. Stabiliam kintamos įtampos generavimui reikalingas akumuliatorius (60–120 Ah). Tokios mažos saulės elektrinės galios turi užtekti cirkuliaciniams siurbliams (100–150  W ), valdikliui  (5–10  W) maitinti ir akumuliatoriui (20 W ) krauti.

Energiniu atžvilgiu geriau naudoti specialius cirkuliacinius siurblius ir valdiklius darbui su 12 V DC įtampa. Nereikia montuoti gana  brangaus įtampos keitiklio, kuriame taip pat patiriama energijos nuostolių (apie 10 proc.). Specialūs nuolatinės srovės cirkuliaciniai siurbliai pasižymi maža starto galia (2–3 W ). Jie gali dirbti plačiame maitinimo įtampų diapazone ir turi apsaugines funkcijas.

Siurblyje FT5-15PV („Fotton“)  yra  integruota temperatūros kontrolės sistema. Šilumnešio temperatūrai pasiekus 110 ^oC siurblys  stabdomas,  kol  temperatūra sumažėja iki 95 ^oC. Priklausomai nuo temperatūros, reguliuojamos ir variklio apsukos. Pasiekus 95 ^oC  temperatūrą, apsukos palaipsniui mažinamos. „Minkšto“ paleidimo sistema sumažina paleidimo srovės dydį (tai svarbu, maitinant iš mažos galios šaltinių ir fotoelementų). Didelis ir mechaninis bei terminis elementų atsparumas. Siurblys gali dirbti iki 10 bar slėgio kontūruose, plastiko korpusas ir sparnuotė (Ryton) nesideformuoja net esant 220–240 ^°C temperatūrai (18 bar), sandarikliai (Viton) užtikrina sandarumą, esant nuo -40 iki 200 ^°C temperatūrai. Variklio rotoriaus magnetas pagamintas iš specialios keramikos, o apvijų komutacija elektrinė (nėra šepenėtėlų ir kolektoriaus). Visa taimgarantuoja apie 30 000 valandų išdirbį. Šis siurblys gali būti naudojamas ir saulės kolektorių, ir šildymo sistemose. Nuosekliai su papildomu siurbliu montuojamas atbulinis arba slėgių skirtumo vožtuvas. Dingus maitinimo įtampai, tarpinė relė prijungia cirkuliacinį siurblį prie fotobaterijos. Taip užtikrinamas sistemos veikimas avariniu režimu. Gamintojas tiekia komplektą, susidedantį išsiurblio FT5 suarmatūra,vožtuvo, fotomodulio FTM20W (20 W, monokristalinis silicis) ir tarpinės relės. Jungiant pagrindinį ir papildomą cirkuliacinius siurblius nuosekliai šildymo sistemose, būtina abiem lygiagrečiai prijungti minėtus vožtuvus, nes dėl didelių hidraulinių nuostolių nebus užtikrinamas reikiamas debitas kontūre.

Dėl mažos naudojamos galios (60 Ah) siurblys su akumuliatoriumi veiks ne mažiau kaip 5 valandas. Norint turėti visiškai autonominę sistemą reikalingas žema nuolatine įtampa maitinamas valdiklis. Šio tipo valdiklių pasirinkimas taip pat didelis: nuo paprasčiausio su keliomis funkcijomis iki skirtų kombinuotoms sistemoms su įvairiomis papildomomis funkcijomis (pvz., SR868C8, ProEcoSolutions).

Paprasti valdikliai sunaudoja mažai energijos (40–150 mW), o jų maitinimoįtampųdiapazonas gana platus (5,5– 30  V DC). Renkantis  valdiklį, reikia įvertinti sistemos galimybes ir optimizuoti funkcijų skaičių. Atjungus tinklo maitinimą tuo atveju, jei saulės elektrinės pajėgumas mažesnis kaip  4–5  kW, nebus galima naudoti elektrinio šildytuvo ar šilumos siurblio šiltam vandeniui papildomai šildyti, todėl perteklinei šilumai akumuliuoti ir panaudoti reikės sumontuoti siurblį, maitinamą nuolatine įtampa, bei didinti fotoelektrinio modulio generuojamą galią. Taigi, kiekvienu atveju reikia suderinti technines galimybes, įvertinti rekonstrukcijos mastus ir būtinumą bei išlaidas. Tik taip bus gautas optimalus sistemos variantas.