Solární tepelná technika

Slunce vzniklo před více než 4 miliardami let. Zdrojem jeho energie je tak zvaná jaderná fúze, tj. slučování atomových jader vodíku za vzniku jader hélia, proces mnohem účinnější, než je štěpení jader. Ačkoliv se investovalo mnoho času a prostředků do vytvoření podobného zařízení na Zemi, zatím nefungují reaktory s...

Slunce vzniklo před více než 4 miliardami let. Zdrojem jeho energie je tak zvaná jaderná fúze, tj. slučování atomových jader vodíku za vzniku jader hélia, proces mnohem účinnější, než je štěpení jader. Ačkoliv se investovalo mnoho času a prostředků do vytvoření podobného zařízení na Zemi, zatím nefungují reaktory s řízeným slučováním jader. Jinak bychom mohli elektřinu vyrábět doslova z vody.

Energie ze Slunce je ale uskladněna kamkoliv se podíváte, v mořské vodě, půdě nebo třeba i v uhlí. Existuje mnoho až neuvěřitelných možností využití energie Slunce. Zaměřme se teď na využití slunečního záření pro výrobu tepla a teplé užitkové vody.

Množství sluneční energie, které lze využít závisí na lokalitě a klimatických podmínkách. Jedním s faktorů jsou samozřejmě délka slunečního svitu, poloha slunce nad obzorem a energie dopadající na měrnou jednotku plochy. V zásadě lze říci, že v Česku na jeden metr čtvereční kolmo dopadá 800 až 1300 kWh sluneční energie ročně. Je markantní, že většina této energie je k dispozici v období od dubna do října, zhruba tři čtvrtiny. Doba slunečního svitu je závislá na jednotlivé oblasti, v našich podmínkách zhruba 1400 – 1800 hodin za rok. Není problém samozřejmě zajistit např. u meteorologů přesné údaje pro danou oblast.

Využití slunečního záření jako zdroje tepla
Rozlišujeme dva druhy soustav pro výrobu tepla a to aktivní a pasivní. Klasickým zástupcem pasivních soustav mohou být Trombeho stěny, jednoduché prosklené stěny schopné v létě dům ventilovat a v zimě přihřívat. Dnes je možné pořídit izolační dvojskla s reflexní vrstvou, které snižují tepelné ztráty na Trombeho stěně a při vhodné volbě polohy mohou být překvapivě účinné. Modernějším druhem Trombeho stěny je teplovzdušný kolektor, fungující na stejném principu.

Aktivní systémy získávají energii pomocí několika druhů kolektorů. Ploché kapalinové solární kolektory jsou de facto nízké vany uzavřené solárním sklem. Na dně vany je izolace, nejčastěji minerální plsť, nad níž je umístěn absorbér s nalisovanými trubkami s teplovodním médiem (pro celoroční provoz to musí být nemrznoucí směs). Vzhledem k tomu, že podíl tzv. difúzního záření (odraženého od mraků, vody v atmosféře a nečistot) je až padesátiprocentní a v podmínkách s proměnlivým počasím samozřejmý, je dobré zvolit kolektory se selektivní absorpční vrstvou, které dokáží zachytit i difúzní složku. Pracovní cyklus je jednoduchý, sluneční záření zahřívá absorbér, který dále zahřívá teplonosné médium v trubkách.

Trubky s teplonosným médiem mohou být uspořádány jako meandr nebo jako lyra.

Meandrové vedení je vhodné pro nucený oběh pomocí čerpadla a zapojení do série. To prakticky znamená, že se spojením kolektorů vytvoří jeden velký had, spojuje se výstup teplé z jednoho kolektoru na přívod studené z druhého.

Lyrové vedení je provedeno spojením zvlášť vstupů studené a zvlášť výstupů teplé vody. Je jistě vhodnější variantou pro samotížné systémy ohřevu TUV.

Legenda

R – studená voda
V – ohřátá voda
1 – krycí sklo
2 – absorbér
3 – teplovodné trubky
4 – krytí sběrné trubky
5 – izolace
6 – vana kolektoru
7 – rám kolektoru

Vakuové trubicové kolektory mají absorbér umístěný ve vakuované trubici. Může být více možností řešení, jakým způsobem umístit absorbér a vedení tepla. Výhodou umístění absorbéru ve vakuu je minimalizace tepelných ztrát např. konvekcí a kolektor neztrácí účinnost vlivem zvyšování teplotních rozdílů mezi ním a okolím tak drasticky jako klasický kolektor. Absorbér může být např. plochý s koaxiální trubicí nebo vložená trubka s namontovanou vnitřní trubicí.

Koncentrační kolektory využívají známého efektu lupy a nebo dutých zrcadel k soustředění slunečního záření na menší absorpční plochu a to nejlépe na vakuovanou trubici. Výhody koncentrace jsou v účinnějším využití dopadající difúzní složky a možnosti dosažení vyšších teplot na povrchu absorbéru.

Akumulační kolektory jsou zasklené vany s integrovaným bojlerem. Sluneční záření je koncentrováno na stěny bojleru, čímž je bojler ohříván. Tento bojler je pak vhodným zdrojem TUV v letním období. U některých typů je možné integrovat topnou vložku pro dohřev elektřinou.

Součásti solárních soustav
Jednotným principem kapalinových solárních kolektorů je ohřev teplonosného média, které své teplo odevzdává pomocí výměníku teplé užitkové vodě, vodě v bazénu nebo topné vodě. Bohužel však na rozdíl od zemního plynu nebo elektřiny je přísun energie ze Slunce v našich podmínkách nerovnoměrný a tak se solární systémy uplatňují (i když při vhodném řešení celého systému dodávky tepla a TUV velmi významně) v kombinaci s dalším zdrojem tepla.

Solární soustavu tvoří:
- solární absorbér s příslušenstvím – kolektor, nosná konstrukce
- solární bojler s výměníkem
- solární instalační jednotka – čerpadlo, pojistný ventil, kulové ventily, manometr, teploměr
- expanzní nádoba a zabezpečovací zařízení
- armatury – odvzdušňovací ventily, plnící armatura, solární ruční plnicí čerpadlo
- Cu potrubí a tepelné izolace
- řídící systém soustavy s teplotními čidly a vodiči

Solární kolektor
Pro základní dimenzování je třeba zvažovat denní potřebu a nároky na potřebu TUV. V letním období je možno získat až 4 kW, v přechodném 2,5 kW a v zimním 1,2 kWh energie, přepočteno na metr čtvereční účinné plochy a průměrný denní provoz zhruba 6 hodin. To umožňuje získat 50 až 70 litrů vody ohřáté z T=10 st.C na T=50 st.C v letním období. Pro případ plochých kapalinových kolektorů se obvykle zvažuje 1 metr čtvereční na osobu a den při zhruba 50 procentním pokrytí roční spotřeby energie na výrobu TUV. U vakuovaných trubicových kolektorů je potřeba účinných ploch pro stejný přínos práce menší, dokáží dosahovat vyšších teplot a pracují s nižšími tepelnými ztrátami a to i v zimě. Pro vhodnou volbu zařízení je tedy důležité vědět, co od systému očekáváme a prokalkulovat návratnost investice. Všeobecně vzato, životnost solárních kolektorů se uvažuje kolem 20-ti až 30-let.

Solární bojler
Jeho základem je solární výměník. Další volba závisí na stávajících podmínkách, možností je skutečně mnoho. Využití pro předehřev TUV má předřazený zásobník se solárním výměníkem (např. před stávající el. bojler, závěsný plynový kotel, stávající nepřímotopný zásobník či integrace solárního výměníku do stávajícího zařízení. U samotížných systémů je bojler instalován tak zvaně nad kolektory, je možné ho doplnit např. topnou spirálou pro bivalentní ohřev TUV a nebo užít pro předehřev.

Solární instalační neboli čerpadlová jednotka
Zajišťuje cirkulaci teplonosného média. Je řízena solární regulací.

Řídící systém
Reguluje ohřev TUV nebo topné vody pomocí teplotních čidel. Snímá tep

Komentáře

Načítám komentáře...

  • Stavba
  • Autor:
  • Vydáno:

Doporučujeme

Hledáte spolehlivou firmu na sádrokartony?

Zadejte si poptávku v kategoriích: sádrokartony,stavby,tepelná technika.
Najdeme Vám ověřené firmy a řemeslníky s referencemi od zákazníků jako například: Půda v novém kabátě......., Sádrokartonové konstrukce, Podesta na spaní - sádrokartonové podhledy.