Vytápění solární - princip a využití

Jedním ze snadno využitelných zdrojů je slunce. Díky němu na zemský povrch dopadá energie, která může přinášet hledané úspory. Využití se nabízí hned dvojím způsobem – buď se přímo využívá k ohřevu vody a topení, nebo se díky fotovoltaickým článkům přeměňuje tepelná energie záření na energii elektrickou.

Solární kolektor zabudovaný na střeše (JUNKERS)

Množství dopadající sluneční energie se v jednotlivých lokalitách České republiky liší, ale na tomto rozdílu se podepisuje spíše oblačnost než zeměpisná poloha. Na jihu Moravy můžeme využít skoro o 20 procent více energie než na severu Čech. Na vodorovnou plochu 1 m2 v oblasti Prahy dopadá okolo 1250 kWh energie za rok, v oblasti Znojemska a Břeclavska je to 1350 kWh za rok. Ani rozložení ročního příjmu energie není stejné – od dubna do září zemský povrch pohltí asi 70 % dopadající energie, zbývajících 30 % energie pohltí v období od října do března. Z tohoto energetického rozložení vyplývají i možnosti využívání sluneční energie. Například kolektor se selektivní vrstvou o ploše 4 m2, jižně orientovaný se sklonem 45°, může za slunečného dne ohřívat až 300 litrů vody na teplotu 50 až 60 °C. Kolektor o ploše 9 m² je schopen připravovat cca 500 až 600 litrů teplé vody denně. Takto veliká plocha je ale silně předimenzovaná, čímž se zhoršuje poměr zisku a návratnosti.

Podíl solární energie na ohřevu vody v průběhu ročního cyklu (JUNKERS / INICIATIVA SOLÁRNÍ TEPLO PLUS)

Využití solární energie je tedy rozsáhlé. Instalované kolektory dokáží v létě zásobovat domácnosti a firemní provozy teplou vodou prakticky bez omezení. V zimě díky kratší době slunečního svitu, nízkým okolním teplotám a malé výšce slunce nad obzorem sice energetická soběstačnost není zcela zajištěna, ale přesto jsou kolektory částečně využitelné díky ohřevu média pomocí rozptýleného slunečního záření. To je teplo, jak je známe například pod zamračenou oblohou. Voda ohřátá slunečními kolektory se dá v domácnosti využít k mytí a koupání. Své uplatnění nalezne v provozu pračky a myčky. Předehřátá teplá voda může ušetřit elektrickou energii, která by byla zapotřebí na ohřev vody v těchto spotřebičích. Energetické úspory díky slunečním kolektorům mohou dosahovat hodnoty mezi 30 až 60 procenty energie pro ohřev vody a až o 30 procent energie pro vytápění. Přesná hodnota je závislá na výrobci zařízení, použité technologii a efektivitě instalovaného zařízení.

Sluneční kolektory jsou bezúdržbové, jednoduché na instalaci a prakticky všude v našich geografických podmínkách použitelné. Pro potřeby čtyřčlenné rodiny postačuje plocha kolem 6 čtverečních metrů. Kolektory se instalují optimálně na jižní stranu šikmé střechy, nebo na střechu, alespoň část dne osluněnou. Pokud poloha domu není vhodná a na kolektor by slunce nesvítilo, je lépe kolektor postavit třeba na zahradu, přesně podle potřeby. Technicky nejdokonalejším řešením je instalace na montáži, která se v průběhu dne za sluncem přesně natáčí. Aby byl solární kolektor použitelný celoročně, musí v trubkách kolovat nemrznoucí teplonosné médium. Pomocí něj se ohřívá voda ve výměníku.

Nejjednodušší jsou ploché kapalinové kolektory – plastové nebo kovové desky s tmavým povrchem, jimiž protéká ohřívající se kapalina. Dělí se na plastové (pro sezónní ohřev bazénů), bez selektivní vrstvy (pro celoroční přípravu teplé vody), se selektivní vrstvou (pro celoroční přípravu teplé vody, ohřev bazénů, přitápění), vakuové (pro celoroční přípravu teplé vody, ohřev bazénů, přitápění) a koncentrující (pro speciální užití). Vedle plochých kolektorů jsou k dispozici kolektory trubicové, využívající průtok kapaliny tenkými trubičkami. Tento typ je výhodnější v zimě, protože vykazuje menší energetické ztráty způsobené vyzařováním. Vakuové trubicové a ploché kolektory využívají odpařování teplonosného média (nejčastěji glykolu nebo ethylalkoholu) po zahřátí ve vakuovaném potrubí. Po odpaření páry odcházejí do kondenzátoru, kde předají energii proudící kapalině (topné vodě), v důsledku čehož teplonosná kapalina opět zkondenzuje. Vakuum snižuje tepelné ztráty a tím zvyšuje účinnost zařízení.

Součástí topného systému je akumulační zásobník, většinou vodní, v němž se ukládá získaná tepelná energie pro pozdější využití. Zásobník musí ještě ohřívat pomocný zdroj, případně musí být voda dohřívána ve stávajícím zásobníku teplé vody, který je zařazen v okruhu za solárním zásobníkem. Pokud se energie slunečního záření využívá k přitápění domácnosti, je systém vybaven dvěma výměníky tepla. Jeden zabezpečuje přenos energie z kolektoru do zásobníku, druhý energii ze zásobníku předává do topného systému. Podmínkou pro takovéto využití je nízkoteplotní otopový systém – podlahové vytápění nebo nízkoteplotní radiátory.

O využití solárního systému je nutné poradit se s energetickým konzultantem, který posoudí vhodnost instalace kolektorů na dům a jejich zapojení do stávajícího systému vytápění a přípravy teplé vody. Vzhledem k našim klimatickým podmínkám, a tím nerovnoměrné spotřebě tepla v průběhu roku, je nutné solární kolektory kombinovat s dalším stabilním zdrojem energie.

Důležitou součástí solárního vytápění je řídicí a regulační systém. Z množství dopadajícího záření, které zaznamenává čidlo na střeše, řídicí jednotka regulátoru pomocí patentovaného systému algoritmů SolarInside počítá očekávané množství solárního záření a již předem tak snižuje spotřebu plynu až o 15 procent pro ohřev vody a o 5 procent pro vytápění. (JUNKERS)