Sluneční kolektory Viessmann – účinný zdroj tepla a výrazný architektonický prvek

Viessmann i u nás získal pověst špičkového světového výrobce kompletní techniky pro vytápění a ohřev vody v budovách. Sortiment zahrnuje kotle pro rodinné domy i velké budovy, tepelná čerpadla, sluneční kolektory, fotovoltaické panely, dále ohřívače a zásobníky vody a související regulační techniku. Typický je důraz na konstrukční detaily, které zajišťují vysokou účinnost zařízení a jejich pohodlnou montáž, výměnu a servis. Výrobky Viessmann mají nevtíravý, přesto přitažlivý design. Příkladem jsou sluneční kolektory Viessmann.

Současnou výstavbu lze bez nadsázky charakterizovat jako nástup nové architektury s výrazně akcentovanými funkcionálními prvky, jak tomu nebylo snad nikdy v minulosti. Hmota a tvar staveb jsou stále častěji přizpůsobovány požadavkům na cílené využití dostupných energetických zdrojů včetně slunce. Cílem je dosažení co nejvyšší pobytové pohody při minimálních provozních nákladech. Plocha střechy a obvodových stěn je využita pro sběr sluneční energie termickými nebo fotovoltaickými kolektory.

Tato architektura nic nepředstírá. Zcela tu chybí věže, cimbuří, špýchary, okázalá a komplikovaná členitost s mocným ideovým sdělením, ale bez účelu, jak známe u tzv. podnikatelského baroka. Tato nová architektura, nazvěme ji pracovně energetickým funkcionalismem, je proto tak mladistvá, přitažlivá a krásná, protože vzešla jako výhonek moudrosti na neutěšeném záhonku lidských úmyslů a skutků.

Ze dvou slunečních kolektorů Vitosol 100, které se běžně montují na rodinný dům pro 4 osoby, lze na jaře za jeden slunečný den získat 15 kWh tepla, v létě 30 kWh i více. Letní množství lze uložit do 520 l vody ohřátím z 10 °C na 60 °C. Nebo uložit do PCM o hmotnosti 350 kg (cca 220 l) o teplotě tání kolem 70 °C.

Sluneční kolektory, které slouží k získání tepelné energie, k přípravě teplé vody a vytápění, hrají v této architektuře zásadní roli. Už v blízké budoucnosti bude pravděpodobně nepřijatelné, aby se teplo vyrábělo pálením energeticky bohatých látek, pokud to nebude nezbytně nutné. Ideálním zdrojem tepla je slunce a jediný problém – totiž s uskladněním tepla pro jeho využití v době, když nesvítí, věda úspěšně řeší.

Teplo lze skladovat v zásobnících teplé vody, což se běžně používá; větší množství pak v látkách s vysokým latentním teplem tání (phase change materials – PCM), jako jsou nejčastěji anorganické soli a hydrosoli nebo vosky. To je už budoucnost, i když možná blízká. Skladování pomocí PCM může být buď přímé, tzn. v materiálu s teplotou tání kolem 25 °C, kterým jsou vyplněny obvodové a vnitřní stěny staveb (toto řešení lze navrhnout zároveň jako ochrana proti přehřívání místností v létě, viz např. článek Stálá teplota v létě pomocí technologie PCM [1]). Nebo nepřímé v samostatném zásobníku: zde se použijí PCM s teplotou tání kolem 70 °C. Z takového zásobníku lze pak realizovat dohřev vody pro kuchyň a mytí i po západu slunce.

Obr. 1: Solární kolektory začínají i u nás výrazně ovlivňovat vzhled budov. Na střeše rodinného domu jsou umístěny dva kolektory, typ Vitosol 100.

Kolektory, jak bylo řečeno, začínají kromě tepelných přínosů také ovlivňovat vzhled budov, na kterých jsou instalované. Na instalace několika kusů kolektorů na střeše domu jsme si již v poslední době zvykli. Instalace většího počtu slunečních kolektorů na objekt a celkové architektonické řešení těchto staveb je na přiložených fotografiích. Zde jsou kolektory použity také jako výrazné architektonické prvky.

O významu slunečních kolektorů a jejich energetických přínosech pro majitele domu není pochyb, jen v tomto časopise bylo na toto téma uveřejněno kolem čtyřiceti příspěvků. Dnes proto nabízíme detailnější pohled na konstrukci a provedení slunečních kolektorů. Společnost Viessmann vyrábí sluneční kolektory v produktové řadě VITOSOL, s označením 50, 100, 200 a 300, které se navzájem liší vzhledem, výkonem a konstrukcí.

Obr. 2: Předností trubicových solárních kolektorů typu Vitosol 200 je vyšší účinnost sběru zářivé sluneční energie a její přeměny v teplo, vyšší klidová teplota a také mnohem volnější požadavky na orientaci kolektorové sestavy vůči obloze. Solární kolektory Vitosol 200 lze umístit i na fasádu, jak ukazuje pohled na tento rodinný dům.

Vitosol 100

Je plochý solární kolektor, který se vyráběl již dříve. V současné době byl významně vylepšen. Jeho hmotnost byla snížena na 45 kg, což přispívá k jeho snadnější dopravě a montáži.

Měděný absorbér se sol-titanovým povlakem dosahuje mimořádně vysoké účinnosti. Absorbér je uložen v hliníkovém, ohýbaném, celoobvodovém rámu, který má neprůraznou zadní stěnou. Zadní stěna je opatřena vysoce účinnou tepelnou izolací. Optická účinnost tohoto kolektoru je proto 81 % a stagnační teplota přesahuje 221 °C, což je na plochý kolektor výjimečně vysoká hodnota, která mj. vypovídá velmi mnoho o kvalitě (nejen tohoto výrobku) Viessmann. Povrch kolektoru tvoří stabilní, vysoce transparentní kryt ze speciálního 3,2 mm silného skla. Svou malou hloubkou, pouhých 90 mm, je kolektor předurčen k montáži na střechu. Boční kryty jsou k dispozici jako příslušenství a zabezpečí harmonický přechod mezi plochou kolektoru a samotnou střechou. Sériově se boční kryty dodávají v hnědé barvě RAL 8019 a na přání jsou k dodání také jiné odstíny RAL. Tím se kolektory sladí s barvou střešní krytiny.

Dvojice slunečních kolektorů Vitosol 100 zabudovaná do skládané střešní krytiny.Toto řešení šetří krytinu a působí esteticky.

Svým provedením umožňují kolektory montáž na střechu ve svislé i vodorovné poloze a tím se usnadní lépe umístit formát kolektoru do rozměru střechy. Plocha kolektoru je 2,32 m². Celkem lze propojit až 12 kolektorů a tím zajistit potřebné množství energie pro objekt.

Jednoduchou montáž kolektoru usnadní nástrčné konektory ze zvlněných trubek z ušlechtilé oceli.

Kolektor VITOSOL 100 je univerzálně použitelný: pro ploché a šikmé střechy, integraci do střechy nebo volně stojící upevnění.

Používání prvků pro účely sběru sluneční energie, které zároveň ovlivňují vzhled domů a kterým se často podřizují i tvary střech či obvodových konstrukcí a jejich orientace vůči obloze, je stále častěji nazýváno solární architekturou. Dům na obrázku je vzorovou ukázkou takové architektury.

Vitosol 200

Kolektor má univerzální použití k montáži na všechny druhy střech a fasád. Vakuový trubicový kolektor s přímým prouděním je ideální k montáži v nezávislé poloze. Měděný absorbér je potažen sol-titanovým povlakem a navíc je umístěn ve vakuové trubici. Vakuum v trubicích zajišťuje vysoce účinnou tepelnou izolaci. Tím je zaručena vysoká účinnost, která se projeví ve výkonu kolektoru i při velmi nízkém slunečním záření. Stagnační teplota je 300 °C, optické účinnost 83,8 %.

Skleněné vakuové trubice jsou z boro-silikátového skla, které po dlouhou dobu zajišťuje svou čirostí prostup slunečního záření a vysokou účinnost kolektoru. Pro nadprůměrnou životnost jsou použity také ostatní vysoce kvalitní materiály – měď, ocel, tepelná izolace.

Kolektor VITOSOL 200 byl navržen jako prefabrikovaný typ, u kterého se dají vakuové trubice montovat a vyměňovat velice snadno bez použití nářadí. Pomocí nového nástrčného systému se trubice montují v jakékoli poloze, pouze se zastrčí do rozdělovací trubky a jednoduchým uzávěrem, jedním pohybem, se trubice upevní. Po instalaci se dají jednotlivé trubice otáčet a nastavovat optimálně proti slunci.

Vzájemné propojení kolektorů se provádí pomocí konektorů – nástrčných vlnitých trubek z ušlechtilé oceli.

Minutová nabídka

{Spočítejte si Úhel dopadu slunečních paprsků sklonitou rovinu kolektoru v zadaném čase anebo Účinnou část sklonité plochy kolektoru při celodenním slunečním záření - pozn. redakce}

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, J.: Stálá teplota v létě pomocí technologie PCM, Stavebnictví a interiér č. 9/2006, str. 50.