TONDACH SOLAR – Elegantní střecha a čistá energie

Společnost TONDACH Česká republika představila na SVB 2007 systémové řešení střechy s oblíbenou skládanou pálenou krytinou TONDACH a integrovanými slunečními kolektory TS 300. TONDACH tak v České republice rychle a jako jeden z prvních výrobců střešní krytiny reagoval na požadavky zákazníků a na vývoj na trhu s energiemi. Střecha je pro „sběr“ sluneční energie doslova ideální místo. Při dobrém návrhu sluneční sestavy ušetří obyvatelé domu nemalé peníze a mohou rozvíjet svoji energetickou nezávislost.

Solární systémy nejsou na trhu v České republice již ničím překvapivým, spíše naopak. Avšak těžiště poptávky po solárních řešeních pro individuální a rezidenční výstavbu se začíná soustřeďovat u výrobců střešní krytiny. A je na nich, aby – podobně jako TONDACH – zformulovali atraktivní nabídku. Důvod je prostý: Nejsnazší způsob, jak nejefektivněji, nejrychleji a nejlevněji navrhnout a realizovat soustavu na čerpání sluneční energie, je zahrnout ji jako součást celkového návrhu a realizace nové nebo rekonstruované střechy.

Zbývající možnosti – tedy dodatečný plán na osazení střechy solárními panely, hledání dalších dodavatelů a složitá vyjednávání – to vše připravuje investora o čas, nervy, často i peníze – nehledě na to, že čím více dodavatelů a lidí na stavbě, tím větší riziko, že se stavba bude protahovat a leccos se pokazí.

Důvodů, pro proč se rozhodnout pro sluneční kolektory TS, je mnoho. Sluneční energie je dostatek, je zadarmo a nezatěžuje životní prostředí. Kolektory přinášejí úspory placené energie ze sítí a mají rychlou investiční návratnost. Jsou kvalitní a vyzkoušené po celém světě po více než 30 let. Snadno se instalují, přinášejí uživatelský komfort, dokonalý design a je na ně 12 let záruka.

Použití

Sluneční kolektory se používají na předehřev vody a také na přitápění – tedy ohřev topné vody, za podmínky nízkoteplotní otopné soustavy. Častější použití kolektorů jen k ohřevu teplé vody pro mytí a koupání apod. je dáno tím, že teplá voda je potřebná celoročně, a protože v létě – a většinou i na jaře a na podzim – je díky kolektorům její ohřev téměř zadarmo. Naopak vytápět není v létě vůbec třeba a v zimě bývá výkon kolektorů z důvodu malé intenzity slunečního záření daleko nižší, než je potřebný výkon pro vytápění. Vyšší efektivnosti solárního systému pro přitápění lze docílit využitím solárního systému i pro ohřev bazénu, kdy se i v letním období využije větší kolektorová plocha.

Jak na to

Padne-li rozhodnutí ve prospěch kolektorů, je vhodné – zejména u novostavby – zakomponovat je do celkového řešení střechy. Ideální je, když je účinná plocha kolektorů orientována k jihu nebo až 15° na jihojihozápad, větší odchylky než 30° se nedoporučují. Sklon kolektoru bývá uváděn od 20 do 80°. Je dobré zvolit zlatou střední cestu, neboť v zimě je vyšší účinnost při větším sklonu, v létě při menším. Obvykle chceme, aby měly kolektory nejvyšší účinnost právě v zimě nebo na jaře a na podzim, protože v létě často nestačíme nasbíranou energii spotřebovat. Pro celoroční ohřev pitné vody je doporučován sklon cca 45°, pro pouze letní využití by měl být kolem 30°.

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

Ti, již chápou snižování vlastní energetické závislosti jako životní princip, mohou navrhnout solární ohřev se samotížnou cirkulací teplonosné kapaliny mezi kolektory a zásobníkem vody – tedy bez elektricky poháněného čerpadla. Kolektor pak musí být umístěn v dolní části střechy a zásobník teplé vody nad nimi, tzn pod hřebenem střechy.

Vždy platí, že nejvyššího efektu docílíme, když už ve fázi návrhu vyhledáme optimální průsečík všech požadovaných funkcí střechy (která často chrání obytný prostor se střešními okny) a její nové funkce jako zdroje energie.

Jak to funguje

Sluneční záření je z fyzikálního pohledu záření tzv. černého tělesa o teplotě okolo 5 500 °C (teplota na povrchu Slunce). Toto záření má schopnost ohřát tělesa teoreticky až na tuto teplotu. Vzhledem k tomu, že je sluneční záření takto „horké” (lidé však podstatnou část tohoto záření necítí jako teplo, ale vidí jako světlo), je účinnost jeho přeměny v jinou energii nebo účinnost ohřevu teplonosné kapaliny v kolektoru teoreticky více než 90 %! To řadí Slunce mezi ušlechtilé zdroje energie.

Prakticky – v kolektoru – je kvůli ztrátám tepla vedením a prouděním z kolektoru a navazujících potrubí do ovzduší tato účinnost menší a klesá s rostoucí teplotou, na kterou chceme ohřívat. Kolektorem nelze nic ohřát nad hodnotu tzv. stagnační teploty (= nulová účinnost ohřevu). Naopak ohřev čerstvé studené vodovodní vody je nejúčinnější.

Sluneční záření ohřívá konverzní vrstvu (někdy se říká absorbér) a ta předává teplo teplonosné kapalině. Podstatné je, že konverzní vrstva pohltí 95 % dopadajícího slunečního záření, ale když se jím ohřeje, sálá získané teplo zpět ven velmi neochotně - pouze 15 % toho, co by sálala běžná tělesa ohřátá na stejnou teplotu, viz tab. 1.

Ohřátá kapalina cirkuluje mezi kolektorem a zásobníkem teplé vody, kde předává teplo vodě. Pokud je zásobník vody umístěn pod kolektorem, je nutné do solárního systému navrhnout oběhové čerpadlo, aby byl zajištěn potřebný průtok teplonosné kapaliny solárním okruhem. Základem teplonosné kapaliny je většinou 1,2-propandiol CH₂(OH) – CH(OH) – CH₃, jehož teplota tání je -60 °C a teplota varu 189 °C a/nebo 1,3-propandiol CH₂(OH) – CH₂ – CH₂(OH) s teplotou tání -26,7 °C a teplotou varu 214 °C. Základní technické parametry kolektorů TS 300 uvádí tab. 1.

Napojení na systém ohřevu pitné a topné vody

Až uspořádání celého solárního systému umožňuje praktické využití sluneční energie. Jednodušší systémy (jednookruhové, se samotížným oběhem) jsou určeny pro sezónní ohřev TUV, rozšířeny jsou např. ve Středomoří. V našich podmínkách se používají systémy dvouokruhové s nuceným oběhem. První okruh vede teplonosnou kapalinu (musí být nemrznoucí a její chemické složení nesmí narušovat komponenty solárního systému) do výměníku. Tím bývá – např. pro ohřev horké vody pro kuchyň a koupelnu – bivalentní zásobník pitné vody (boiler), který kromě ohřevu sluncem umožňuje dohřev vody např. z kotle. Z boileru čerpá teplo druhý okruh a vede jej na místo spotřeby.

Základy dimenzování soustavy

Plocha kolektorů a objem bivalentního zásobníku teplé vody závisí na intenzitě provozu a odvíjí se zejména od počtu osob. Přehledně to ukazuje tab. 2.

Výrazná úspora energie i peněz

V ročním průměru je možné v České republice ušetřit až 60–70 % energie potřebné na ohřev vody pro mytí a vaření. V létě je to prakticky 100 %, na jaře a na podzim 30–50 % a v zimě je možné ušetřit až 20 %.

Dnes je už velmi pravděpodobné, že dnešní výpočet úspor bude v brzké budoucnosti možná až směšně malý. Možná některé předpovědi budoucího zdražení jsou jen propagandou. Na druhé straně se rozumný člověk musí připravit, že se energie z centrálních sítí stane předmětem ekologických daní, poplatků a dalších zdražení. Jejich cílem má být takové znevýhodnění tradičních energetických zdrojů, aby se poptávka po obnovitelné, resp. nevyčerpatelné energii (např. sluneční) vyvíjela spontánně a přitom se z vyšších poplatků za „fosilní” energii mohl ještě financovat program dotací. Tak stručně vypadá plán OSN a její IPCC a plán Evropské unie na snížení emisí skleníkových plynů (hlavně CO₂) o 20 % do roku 2012 a v dohlednu dokonce až o 80 %. Blíží se možná doba, kdy bez solárního zařízení úřady ani nepovolí stavbu.

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