Vytápění zdarma? Slunce - elektrárna zítřka

Zhruba třetina celkové spotřeby energie v České republice připadá na vytápění budov. Energeticky úsporná stavební technologie a hlavně úsporné systémy vytápění mohou tuto spotřebu výrazně snížit a přispět tím i k ochraně životního prostředí.

Nejvíce úspor se dá očekávat především v oblasti ohřevu vody. Jednou z možností je využití solární energie. Z 8760 hodin v roce máme k dispozici v průměru asi 1900 hodin slunečního záření. Na obrázku je znázorněno, jaké možnosti využití solární energie pro přípravu TUV se nám v průběhu roku naskýtají. Sluneční energetický tok se skládá ze dvou složek: z přímého a difúzního záření. Přímé záření je ta část světla, která proniká atmosférou bez zábran. Difúzní záření vzniká tím, že částice prachu či vzduchu odrážejí či pohlcují některé sluneční paprsky a ty dopadají na zemský povrch neusměrněně. Součet obou druhů se nazývá globální záření. Kvalitní solární zařízení dokážou využívat energii ze slunečního záření obou typů. 

Plochý kolektor je možné u novostaveb integrovat do střechy, u stávajících budov jej lze namontovat na sedlovou střechu nebo upevnit na montážní rám na ploché střeše

Využití

Sluneční energie se používá nejčastěji pro přípravu teplé pitné i užitkové vody, a to jak pro domácnost (zlevní např. provoz pračky a myčky nádobí), tak pro bazény. Méně je už známa možnost připojení na podlahové vytápění. Celoroční ohřev vody a vytápění obydlí nezvládne solární systém v našem klimatickém pásu bezezbytku a je nutno doplnit jej druhým nezávislým zdrojem tepla (zpravidla nízkoteplotním či kondenzačním kotlem). Každý si může podle svých požadavků zvolit solární soustavu pouze pro jeden účel (např. pro vyhřívání bazénů), nebo víceúčelový (obvykle bivalentní provoz – pro přípravu TUV a ohřev bazénové vody, ale jsou i další možnosti).

Záleží také, zda plánujete využívat sluneční energii celoročně, sezónně (tj. duben až říjen) nebo pouze ve dvou nejteplejších měsících roku (červenec až srpen). To určuje, jaký typ kolektoru a kolik jich budete potřebovat, respektive jak velkou plochu kolektoru je třeba zajistit.

Asi nejhospodárnější je připojení solárního zařízení na ohřev vody pro domácnost doplněné o jiný zdroj tepla, kdy speciální regulační zařízení automaticky přepíná na výhodnější tepelný zdroj. Jakmile začnou být sluneční podmínky efektivní, zapne se solární ohřev. Za nepříznivých podmínek (např. v zimním období, ale i během letního dne, např. když začne pršet) přepojí regulační jednotka provoz na druhý zdroj tepla (většinou plynový či olejový kotel). Výhodnější samozřejmě je, pokud je regulační technika od stejné firmy jako solární zařízení a druhý zdroj tepla. V takovém případě jsou všechny součásti systému kompatibilní a lze maximálně využít jejich technického potenciálu. Jinou možností je nechat si solárními panely vyhřívat vodu ve venkovním bazénu. Tak si dobu vodních radovánek můžeme prodloužit až o 3 měsíce. Vnitřní bazény mají tu výhodu, že se můžeme koupat celý rok – v tomto případě ohřev vody sluneční energií podstatně zlevní jeho provoz. Slunce dokáže při správném využití jeho energie pokrýt až 60 % nákladů na palivo.

Jak to funguje

Ohřívání vody v bazénu solární energií probíhá v podstatě na jednoduchém principu. Teplonosné médium (např. tyfocor) se ohřívá v trubkách, uložených v absorbéru kolektoru. Poté proudí do výměníku tepla, což je zpravidla měděná deska, na které médium předá teplo bazénové vodě. Ta se pomocí čerpadla dostává do bazénu. Tento základní dvoucirkulační princip má různé obměny, ale podstata se nemění.

Teplonosné médium je kapalina, která přebírá užitné teplo v absorbéru kolektoru a přenáší jej k výměníku tepla. Nejčastěji se používá tyfocor, nemrznoucí směs, která mění konzistenci až při teplotě -25 °C, kdy rosolovatí. Absorbér je zařízení uvnitř slunečního kolektoru, jež pohlcuje energii záření a přenáší ji jako teplo na teplonosné médium.

Kolektory

Ačkoli princip ohřevu vody pomocí kolektorů je stejný, kolektorů samotných je mnoho typů v závislosti na použitém materiálu a zvolené technologii. Jedním z nich je plochý kolektor, tvořený dobře izolovaným absorbérem se sol-titano vým povlakem. Do něj je uložena měděná trubka meandrovitého tvaru, jíž protéká teplonosné médium. Sol-titanový povlak zaručuje vysokou účinnost kolektoru. Absorbér zakrývá tabule solárního skla, jež díky nízkému obsahu železa snižuje ztráty způsobené odrazem. Sklo je silné 4 mm, takže odolá nepříznivým povětrnostním vlivům. Při výběru je dobré sledovat, zda tabule solárního skla a rám kolektoru jsou vzájemně spojeny hlubokým tvarovaným těsněním. Pokud tomu tak není, hrozí nebezpečí, že do spodního dílu kolektoru vnikne dešťová voda nebo tající sníh.

Základem vakuového trubkového kolektoru jsou vakuované trubky ze solárního borosilikátového skla. V každé trubce je zabudován absorbér se sol-titanovým obsahem a uvnitř absorbéru se nachází koaxiální trubka výměníku tepla, jíž přímo protéká teplonosné médium, a která ústí do větve rozdělovače. Tepelné ztráty jsou tak malé, že tento typ kolektorů může dodávat vodu i při difúzním slunečním záření.

Špičku mezi kolektory představuje např. typ s technologií heatpipe u kolektoru Vitosol 300. Princip spočívá v tom, že trubicí neproudí přímo teplonosné médium, nýbrž tzv. nosné médium, které se při ozáření sluncem vypařuje, předává teplo přes výměník teplonosnému médiu a opět kondenzuje. Patentovaný tepelný výměník s dvojitými trubicemi Duotec, který téměř úplně obklopuje kondenzátor, je vysoce účinný. Předání tepla se uskutečňuje tzv. »nasucho«, bez přímého styku s teplonosným médiem.

Typ, počet a velikost kolektorů určí nejlépe projektant po zjištění potřeb uživatelů (spotřeba vody, požadovaná teplota ohřáté vody, počet členů domácnosti atd.

Kam s ním?

Solární zařízení, pokud je nabízená řada dostatečně variabilní, lze využít jak na střechy rodinných domů, vil či rekreačních zařízení (chaty, chalupy), tak třeba i na rovné panelové střechy. Existuje mnoho variant kolektorů, jak plochých, tak i šikmých s podpěrami. Začíná se využívat také umístění panelů na zdi domů a výjimkou není ani stavba, která je solárními kolektory doslova obložena.

Nejznámější využití sluneční energie je asi pro ohřev vody – jak pro použití v domácím provozu, tak třeba na vyhřívání bazénu. Málokdo asi ví, že některé firmy již zajišťují připojení solárního zařízení na podlahové vytápění. Výhodou bývá, když je zařízení natolik adaptabilní, že je lze připojit do stávajícího systému vytápění. Tehdy není nutné žádným způsobem zasahovat do rozvodů – ušetří se tak za stavební práce.

Užitečné sluneční výpočty

1. Intenzita a úhel dopadu slunečního záření, které dopadá na vodorovnou rovinu, střechu nebo fasádu

2. Celodenní sluneční energie dopadající na sklonitou plochu

Téma: slunce

Co byste měli vědět, než si solární zařízení pořídíte 

Kolik kolektorů a jaký typ je nejvhodnější? To je naprosto individuální, ale podle zadaných kritérií se to dá vypočítat. Některé firmy již vyvinuly vlastní software pro výpočet potřebné plochy kolektorů, pro simulaci chování zařízení a pro zjištění údajů o podílu solární energie na celkové spotřebě, o úsporách paliv a o snížení emisí škodlivin. V tabulce je znázorněno několik typů kolektorů a potřebná plocha v závislosti na jejich účinnosti při vyhřívání různých typů bazénů.

Požadavky na provozovatele solárního zařízení jsou minimální – např. v zimě by vrstva sněhu na kolektoru neměla být vyšší než 50 cm. Údržbu a servis by měla zajistit odborná topenářská firma, která provedla montáž. Pro bezpečný a efektivní provoz je proto rozumné uzavřít smlouvu o provádění údržby.

Značkové firmy dodávají všechny díly, potřebné pro zbudování solárního zařízení, jako kompletní solární paket. Tak se zjednoduší montáž a šetří se tím náklady. Práce by však vždy měli provádět autorizovaní odborní pracovníci, které si firma průběžně školí. Jen tak si můžete být jisti, že vše bylo správně namontováno, bezpečně připojeno a solární energii budete moci efektivně využívat mnoho let.

Ze zahraničí přichází trend využití solární energie pro ohřev vody v panelových domech s bytovými jednotkami.

A co finance?

Traduje se, že ochrana životního prostředí stojí peníze. Solární zařízení není nejlevnější topný systém, který se na našem trhu nabízí. Návratnost je poměrně dlouhá – asi 15 let. Ale uvažme rozdíl mezi stále zapnutým topením, spotřebovávajícím palivo, za něž se platí, a trvale zapojeným solárním zařízením, čerpajícím ze zdroje, který je zdarma. V současnosti začal tento typ vytápění podporovat i stát dotacemi v různých podobách – buď dotace Státního fondu pro životní prostředí nebo využití stavebního spoření včetně státního příspěvku a úvěru u některých stavebních spořitelen.

Při volbě druhu vytápění je kromě pořizovacích nákladů také nutné brát ohled na provozní náklady, především palivo a návštěvy servisního technika. Často se ukáže, že agregáty, které byly levné při nákupu, pak mají velice drahý provoz, neboť spotřebují více paliva a vyžadují častější údržbu (je rozdíl, potřebujeme-li servisního pracovníka jednou za pět let, nebo jednou za tři měsíce). Proto je dobré se před nákupem informovat jak u výrobce či obchodního zastoupení značky, tak i u známých, kteří již zařízení nějaký čas používají.