Solárne systémy
Slnko ponúka obrovský zdroj energie, ktorý viacnásobne prevyšuje energetické potreby celého ľudstva. Jeho žiarenie je možné aktívne transformovať na teplo (slnečné kolektory) alebo na elektrickú energiu (fotovoltaické moduly).
Naša spoločnosť sa prioritne venujeme najmä solárnej termike, čiže systémom so solárnymi kolektormi.
Vo všeobecnosti sa využívanie solárneho tepla dá rozdeliť na tri základné okruhy:
1. ohrev teplej úžitkovej vody (TÚV)
2. ohrev vody v bazénoch
3. solárne prikurovanie
1. Ohrev TÚV
Ohrievanie vody pomocou slnečných kolektorov je veľmi populárne nakoľko je týmto spôsobom možné ušetriť 50-70% nákladov spojených s ohrevom teplej vody. Inštaláciu je možné vykonať ako u starších rodinných domov tak i u novostavieb, pričom práve v novostavbách sa solárny systém tešíí veľkej obľube a dostáva sa už takmer na pozíciu štandardného vybavenia objektu. Danému stavu napomáha i štátna podpora v podobe prebiehajúceho dotačného programu na solárne systémy.
2. Ohrev vody v bazénoch
Bazény sú obrovským teplotným spotrebičom, pretože je potrebné zohrievať veľký objem vody, no zároveň nepotrebujú príliš vysoké teploty, preto sú priam predurčené na aktívnu spoluprácu so solárnymi kolektormi. Ohrev bazénovej vody sa v praxi najčastejšie realizuje aj s kombinovaným ohrevom TÚV.
Veľkosť kolektorového poľa určeného pre temperáciu bazénu závisí od viacerých okolností ako je napr. umiestnenie bazénu (interiér/exteriér), jeho veľkosť, dĺžka aktívneho využívania počas roka a pod. preto je potrebné pre správne nadimenzovanie solárneho systému urobiť vždy tepelno-energetické prepočty.
3. Solárna podpora vykurovacej sústavy
Solárne kolektory sa v našich klimatických podmienkach nedajú použiť ako plnohodnotný celoročný tepelný zdroj. Pod solárnym vykurovaním sa teda myslí iba čiastočná podpora existujúceho vykurovacieho systému a to hlavne v jarných a jesenných mesiacoch. Celkovo je možné solárnou frakciou dosiahnuť úsporu 20 prípadne až 30% z celkových nákladov spojených s vykurovaním. Je však potrebné, aby objekt spĺňal určité tepelno-technické predpoklady a jedným z najdôležitejších je disponovanie nízkoteplotnou vykurovacou sústavou (napr. podlahovým alebo stenovým typom vykurovania).
Veľmi priaznivé výsledky sa obyčajne dosahujú kombináciou dvoch paralelne pracujúcich obnoviteľných zdrojov energie, napr. solárnej energie a biomasy. Konkrétne v praxi sú to často solárny systém a teplovodný kozub. Spojenie týchto dvoch teplotných zdrojov sa najčastejšie deje v akumulačnom zásobníku patričného objemu (obyčajne viac ako 500 litrov). Tretím, resp. záložným teplotným zdrojom tak môže byť štandardný plynový alebo elektrický kotol.
Spojenie viacerých teplotných zdrojov v jednom zásobníku sa v praxi nazýva „systém s centrálnym akumulačným zásobníkom“. Tejto oblasti sa venujeme už niekoľko rokov a radi Vám takýto systém navrhnem a nainštalujeme.
Rýchly kontakt
Postaviť dobrý slnečný kolektor znamená použiť také materiály a navrhnúť takú konštrukciu pri ktorej sa podarí premieňať slnečné žiarenie na teplo bez väčších strát. No zároveň sa slnečný kolektor musí vyznačovať i dlhou životnosťou, dobrou odolnosťou voči poveternostným vplyvom a bezúdržbovou prevádzkou.
Všetky tieto požiadavky dobre spĺňajú moderné ploché slnečné kolektory o čom svedčí i skutočnosť, že väčšina dnes na trhu predávaných kolektorov patrí práve do tejto konštrukčnej kategórie.
Srdcom plochého kolektora je medný alebo hliníkový absorbér. Ten je na vrchnej strane vybavený špeciálnou selektívnou vrstvou, ktorá je extrémne citlivá na slnečné žiarenie a dokáže pohlcovať celé spektrum vlnových dĺžok žiarenia. Absorbér je i so zberným potrubím vložený do tepelne izolovaného rámu, ktorý má podobu buď „skrine“ alebo jednoliato vylisovanej vane. Celý kolektor je ešte prekrytý solárnym, špeciálne tvrdeným sklom s nízkym obsahom železa o hrúbke 3-5 mm, ktoré dokáže bez väčších problémov odolávať i silnejšiemu krupobitiu.
Ploché kolektory sa využívajú najčastejšie na ohrev vody a ohrev bazénov, no svoje uplatnenie nachádzajú i v oblasti solárnej podpory vykurovania. Ich konštrukcia je v praxi rokmi overená, dostatočne robustná a odolná. Nie je preto potrebné obávať sa trvácnosti kolektora či nejakej dodatočnej údržby. Ploché kolektory sú totiž typickou doménou európskych výrobcov a boli aj vyvíjané pre náročný európsky trh. Nájsť fungujúce solárne systémy vybavené plochými kolektormi staršími i viac ako 30 rokov nie je preto ničím výnimočným či zvláštnym.
Plusy a mínusy plochých kolektorov:
+ Dlhá história vývoja, generáciami overená konštrukcia
+ Typický európsky produkt vyvíjaný pre európske podmienky a klímu
+ Robustnosť a vynikajúca odolnosť voči poveternostným vplyvom
+ Používa sa špeciálne solárne sklo o hrúbke 3-5 mm (sklo udrží i niekoľko ľudí)
+ Z plochých kolektorov dobre „steká“ sneh
+ Kolektor nemá tendencie zamŕzať
+ Široké spektrum použitia
+ Dobré remeselné a dizajnové spracovanie
– Vyššie tepelné straty absorbéra vplyvom konvekcie
– Potreba väčšej pôdorysnej plochy na streche
U slnečných kolektorov bol vždy cieľ dosahovať čo najnižšie teplotné straty a z tohto dôvodu sa vákuum javí ako veľmi vhodná izolácia. Trubicové kolektory sú vákuované až na 0,00001 mbar (vysoké vákuum). Tlak vonkajšieho vzduchu je však asi 1000 mbar čo je veľký tlakový rozdiel. Táto skutočnosť vyžaduje inú formu konštrukcie kolektora a preto majú vákuované kolektory vždy tvar trubice, pričom sa môže jednať len o jednu vyvákuovanú sklenenú banku (prvotná konštrukcia) alebo o zjednodušenú konštrukciu v podobe zdvojenej sklenenej trubice kde len priestor medzi dvoma sklami je vyvákuovaný (tzv. „Sydney trubice“).
Vákuové trubicové kolektory poznáme s priamo prietokovým absorbérom, ale častejšie ako typ s nepriamym ohrevom teplonosného média pomocou tepelnej trubice nazývanej aj „Heat-pipe“.
U prvého typu preteká absorbérom teplonosné médium priamo. Druhý typ predstavuje dutá kovová trubka naplnená špeciálnou kvapalinou, ktorá sa už pri relatívne nízkych teplotách vyparuje (od 25 °C). Para v trubke gravitačne vystúpi až na vrchol – do kondenzátora, kde následne odovzdá svoje teplo solárnej kvapaline. Po odovzdaní tepla (skondenzovaní) sa para zmení opäť na kvapalinu, ktorá stečie dole a celý proces sa môže zopakovať. Všetky trubice Heat-pipe sú zasunuté v tzv. zberačoch, ktoré sú vybavené „suchými puzdrami“ pre každú trubicu zvlášť. Zberače môžu byť pre 10, 15, 20 alebo 30 trubíc. Z týchto puzdier je možné kedykoľvek trubicu vyňať a v prípade potreby ju tak vymeniť a to i za plnej prevádzky systému.
Pri inštalácii kolektora je dôležité myslieť na sklon trubíc. Aby v heat-pipe rúrach mohlo dobre prebiehať samotiažne stúpanie pary až k zberaču, musia byť trubice pod sklonom 20 – 70°.
Trubicové kolektory môžu dosahovať pomerne vysokú stagnačnú teplotu (až cez 200°C). Pri tak vysokej teplote dochádza k enormnému zaťažovaniu materiálov jednak samotného kolektora a taktiež dochádza k rýchlemu stárnutiu solárnej kvapaliny v solárnom okruhu. Keďže vákuová izolácia trubíc zároveň neumožňuje spätné (nútené) ochladenie teplonosného média v reverznom chode (napr. pri „dovolenkovom režime“ – funkcia solárneho regulátora) je preto veľmi potrebné správne a citlivo navrhovať veľkosť solárneho trubicového kolektora smerom k plánovanému využitiu.
Plusy a mínusy trubicových kolektorov:
+ Vákuová izolácia absorbéra = nízke teplotné straty
+ Štatisticky odovzdá za rok až o 30% tepla viacej ako plochý kolektor
+ U Heat-pipe existuje možnosť vymeniť trubicu za „chodu“
+ Kruhový absorbér umožňuje čiastočnú korekciu azimutovej odchýlky
+ V porovnaní s minulosťou, dnes už cenovo dostupné
– Kolektor je dodávaný v demontovanom stave, prácna inštalácia
– Na trubiciach sa dlho udrží námraza (tzv. „zamrznutie“ trubice)
– Vyslovene nevhodné do oblastí s vyššími snehovými zrážkami
– Vákuum znemožňuje nútené ochladenie systému napr. pri dovolenke
– Typicky ázijský produkt, potrebné preverovať kvalitu výrobcu
