Jak ohřívat vodu sluncem, které solární kolektory instalovat

Solární kolektory ohřívají vodu buď přímo, nebo prostřednictvím systému s výměníkem či zásobníkem na ohřátou vodu, oběhovým čerpadlem a řídicími prvky. Systémy s dostatečnou kapacitou mohou také pomáhat s vytápěním domu.

Jednoduchá zařízení pro ohřev vody v bazénu, případně na sprchování dokážeme sestavit a zapojit sami. Podle schématu vybereme vhodné komponenty a sesadíme je.

Zapojení solární energie do systému vytápění domu a ohřevu užitkové vody vyžaduje výpočty, které berou v úvahu typ domu, jeho orientaci ke světovým stranám, zateplení, způsob užívání i možné kombinace používaných paliv a zdrojů energií. Proto je lepší si nechat sestavu navrhnout firmou, která se tím zabývá.

Množství kolektorů a jejich umístění

Výrobci nabízejí solární kolektory pro přípravu teplé vody i pro přitápění, které lze umístit jak nad střešní krytinu, tak místo ní jako součást střechy.

Pro optimální využití solárního systému k ohřevu vody v rodinném domě bývá instalováno zhruba 1,5 m² plochy kolektoru na osobu, objem zásobníku teplé vody by pak měl být 50–100 l na 1 m² plochy kolektoru.

schéma solárního paneluAutor: Archiv ireceptar.cz

 

Pro přitápění se plocha kolektorů vypočítává podle konkrétních podmínek, to znamená:

• jak je dům zateplený,
• jak má situovaná okna,
• zda má zimní zahradu,
• jaké mají uživatelé zvyklosti a potřeby.

Zpravidla to bývá 1–2 m² plochy kolektoru na 10 m² vytápěné obytné plochy.

U rodinných domů kolektory nemívají větší plochu než 20 m² pro vytápění a dalších 2–5 m² pro ohřev užitkové vody.

Větší plochy už nemusí být ekonomicky výhodné. V této souvislosti je také třeba řešit přebytky energie, kdy se solární systém v určitém období takzvaně přehřívá.

Umístění kolektorů

Jde o to využít sluneční energii co nejlépe. Solární kolektory proto umisťujeme k jihu nebo jihozápadu a skloníme je k vodorovné ose 35–45°. Výhodnější však je možnost v průběhu roku sklon měnit: V létě nastavíme 25°− 35° a v zimě 60°−90°.

pomocí stojanů lze solární kolektory umístit i na rovné střechyAutor: Archiv ireceptar.cz

Důležité také je, aby se energie v systému zbytečně neztrácela, takže bychom měli mít kolektory co nejblíže místu spotřeby a všechna potrubí dobře izolovaná od vnějšího prostředí. Stejně pečlivě musíme panely upevnit, aby je nepoškodily měnící se povětrnostní podmínky.

Solární ohřev venkovních bazénů

Převzato z internetového portálu TZB-info, autor ing. Bronislav Bechník:

Solární systém je možné instalovat samostatně nebo v kombinaci s doplňkovým zdrojem energie. Vzhledem k celkovým nákladům je výhodnější systém bez dodatečného ohřevu. Systém s dodatečným ohřevem však zajistí požadovanou teplotu vody i v obdobích s nedostatkem slunečního záření.

Vzhledem k nízkým požadovaným teplotám vyhoví pro solární vytápění bazénů kterékoliv kolektory. Z ekonomického hlediska však přicházejí v úvahu dva typy – nezasklené absorbéry a ploché kolektory.

Nezasklené absorbéry

jsou vyráběny z plastu (propylen – PP, polyetylen – PE a další) nebo ze syntetického kaučuku (EDPM). Konstrukčně jsou absorbéry dvou typů – trubkové a ploché.

• obrázek z archivu ireceptar.czAutor: Archiv ireceptar.cz

  Plastové absorbéry mají významně kratší životnost než ploché zasklené kolektory.

  Trubkové lze snadno přizpůsobit libovolně tvarovanému povrchu.

• Výhodou plochých absorbérů je, že nemají mezery, ve kterých se zachycují nečistoty (které mohou zahnívat a snižovat účinnost absorbéru).

Při použití speciální konstrukce je možné absorbéry montovat i na šikmou střechu.

Používané materiály jsou do jisté míry odolné bazénové chemii. Solární systém proto může být velmi jednoduchý, bazénová voda může být po úpravě (filtraci) vedena přímo do solárního systému. Často vyhoví i původní čerpadlo. Pouze dávkování chloru musí být vyřešeno tak, aby jeho koncentrace v absorbéru nepřekročila 0,6 mg/l. Při větších koncentracích by se mohl absorbér poškodit. Vhodné je umístění chlorovacího zařízení za solárním systémem. 

schéma zapojeníAutor: Archiv ireceptar.cz

Ploché absorbéry

Ve srovnání s nezasklenými absorbéry mají ploché zasklené kolektory výrazně vyšší účinnost zejména při nižší úrovni slunečního záření a při nižších teplotách vzduchu.

V celoroční bilanci může být rozdíl až dvojnásobný, v provozní sezoně venkovních bazénů je méně výrazný.

Výhodou zasklených kolektorů je vyšší využitelnost získaného tepla, například pro sprchování.

Protože měděné trubky kolektorů neodolávají bazénové chemii ani v malých koncentracích, je třeba vložit mezi solární a bazénový okruh výměník tepla z korozně odolného materiálu. Pro cirkulaci teplonosné kapaliny v solárním systému je nutno doplnit solární čerpadlo. Výhodou je možnost použít v kolektorovém okruhu nemrznoucí směs, solární okruh pak není nutno na zimu vypouštět a systém se stává téměř bezúdržbovým.

Krátce o fotovoltaických solárních panelech

Petr Jarošík, vedoucí divize Fotovoltaika společnosti Joyce ČR, která se realizací fotovoltaických elektráren zabývá:

Fotovoltaický článek je tenký plátek z monokrystalického nebo polykrystalického křemíku, který je dopován dalšími prvky. Článek je schopen přeměnit dopadající sluneční záření na tok elektronů, tedy na elektrický proud.

montáž fotovoltaických článků je lehčí, protože se nepřipojuje teplovodné médiumAutor: Archiv ireceptar.cz

Na první pohled lze tyto dva druhy článků rozeznat podle tvaru.

• Monokrystalický článek je vyráběn z kulatých křemíkových ingotů, z nichž se nařezávají tenké plátky a ořezávají se na čtvercový průřez, aby byla lépe využita plocha.
• Naproti tomu polykrystalický článek má přesně čtvercový průřez daný odlišnou technologií výroby, kdy je roztavený křemík ve formě postupně vytahován a ochlazován (krystalizuje).

Obecně platí, že polykrystalický článek má nižší konverzní účinnost (asi 15%) oproti monokrystalickému (asi 17%), nicméně celkovou účinnost získává právě tvarem, tedy větší plochou. Na svorkách článku při jeho maximálním výkonu lze naměřit napětí 0,5 V a protékající elektrický proud až 3 A. Jednotlivé články se spojují sérioparalelně, aby bylo dosaženo požadovaného výkonu, tedy vyššího napětí a proudu, a tvoří tak fotovoltaický panel.

Z hlediska využívání solární energie je nejdůležitějším faktorem intenzita záření a počet hodin slunečního svitu v jednotlivých ročních obdobích, případně i součinitel znečištění atmosféry. Solární energie je svou povahou rozptýlená, tj. málo koncentrovaná a její dostupnost je závislá především na počasí a ročním období, nicméně je dostupná a využitelná prakticky všude.

fotovoltaické i solární panely se umisťují nejčastěji na střechuAutor: Archiv ireceptar.cz

Při jasné a bezmračné obloze dopadá největší část slunečního záření na zem přímo (říká se mu přímé záření), jeho rozptylem v mracích a na částečkách v atmosféře vzniká záření difúzní, které na solární panely přichází ze všech směrů. Součet intenzity přímého a intenzity difúzního slunečního záření na zemském povrchu se nazývá globální sluneční záření.

Z hlediska fotovoltaiky platí, že fotovoltaické panely složené z monokrystalických nebo polykrystalických fotovoltaických článků potřebují k dosažení maximální výtěžnosti zejména přímé záření, tedy přímé sluneční světlo.

Tenkovrstvé fotovoltaické panely vyrobené na bázi amorfního křemíku umějí dobře zužitkovat i záření difúzní, a proto v celoročním úhrnu vyrobí tenkovrstvý panel více energie (asi o 10 %) než panel z mono či polykrystalických křemíkových článků.

 

Připravili: redakce, Bronislav Bechník, Petr Jarošík