Účet za zimné vykurovanie predstavuje často najväčší výdavok domácnosti. V posledných desaťročiach sa táto problematika dostáva do popredia záujmu ľudí, najmä preto, že cena zemného plynu rástla oveľa rýchlejším tempom ako príjmy rodín a firiem. V reakcii na to sa hľadajú možnosti, ako dosiahnuť lacné a energeticky úsporné vykurovanie. Medzi takéto riešenia patrí využitie obnoviteľných zdrojov energie, ako je napríklad slnečná energia.
Slnečná energia je dobrou alternatívou na dosiahnutie energeticky efektívneho vykurovania, no je potrebné zohľadniť, že slnko nie je rovnomerným zdrojom. V lete svieti podstatne viac ako v zime, preto je dôležité efektívne nakladať s prebytočnou letnou slnečnou energiou.
Princíp fungovania solárneho vykurovania
Solárny systém na vykurovanie, vrátane ohrevu teplej úžitkovej vody, sa skladá zo solárnych kolektorov, zásobníka a siete potrubí s obehovým čerpadlom a rôznymi armatúrami, napríklad ventilmi. Celý systém je uzatvorený a naplnený špeciálnou solárnou kvapalinou. Energiu zo slnečného žiarenia zachytávajú špeciálne absorbéry v solárnych kolektoroch, ktoré nemajú problém s prehrievaním. Absorbéry odovzdávajú tepelnú energiu cirkulujúcej solárnej kvapaline, ktorá ju dopravuje do výmenníka v akumulačnom zásobníku.
Solárna kvapalina v solárnych kolektoroch sa zahrieva v dôsledku slnečného žiarenia. Snímač teploty (T1) pri solárnych kolektoroch detekuje teplotu solárnej kvapaliny a následne prenáša túto hodnotu k solárnej pracovnej stanici. Na základe predprogramovaných hodnôt solárny regulátor pracovnej stanice spustí obehové čerpadlo, ak teplota dosiahne požadovanú hodnotu. Takto sa solárnymi kolektormi zohriatá kvapalina dostane do rúrkového výmenníka tepla vo vodnom zásobníku. Rúrkový výmenník tepla sa zohreje a zvýši teplotu okolitej vody. Takto voda vo vodnom zásobníku (v akumulačnej nádrži) bude teplejšia a teplejšia.
Vodný zásobník môže byť vybavený dvojitým výmenníkom tepla. Druhý rúrkový výmenník tepla tiež preberá teplotu zohriatej vody vo vodnom zásobníku. Týmto spôsobom sa zohreje aj voda, ktorá ním preteká a pokračuje do vykurovacieho systému. Táto predhriata voda sa vedie do kotla, čím sa realizuje energeticky úsporné vykurovanie s nižšou spotrebou plynu.
Existuje viacero druhov akumulačných zásobníkov a spôsobov ich zapojenia. Niektoré sú „otvorené“ a môžete z nich odoberať teplú vodu priamo na spotrebu, prípadne si ju kotol môže odoberať do vykurovacieho okruhu a dohrievať. Na dohrievanie môžete použiť aj tepelné čerpadlo alebo elektrické ohrievacie teleso priamo v nádrži. Iné zásobníky môžu byť vybavené samostatnými tepelnými výmenníkmi pre okruh vykurovania a teplej vody, prípadne využívať vrstvenie vody podľa teploty. Hlavnou úlohou každého zásobníka je zabezpečiť, aby ste mali ohriatu vodu k dispozícii aj v noci a keď je zamračené.
Typy solárnych kolektorov a ich efektivita
Pre maximalizáciu úžitku zo slnečnej energie je kľúčový výber správnych solárnych kolektorov od osvedčeného výrobcu.
Ploché solárne kolektory
Pri plochých slnečných kolektoroch sa slnečné žiarenie zachytáva v absorpčnej vrstve kolektora, ktorá je povrchovo upravená tak, aby pohltila čo najviac lúčov a len minimum sa odrazilo späť do okolia. K absorpčnej vrstve je pomocou tepelne vodivého spoja prichytené potrubie, cez ktoré prúdi teplonosná kvapalina. Aby boli tepelné straty čo najnižšie, sú kolektory uložené v tepelne izolovanom ráme a zvrchu prekryté špeciálnym sklom. To umožňuje takmer bezstratový prechod slnečného žiarenia k absorbéru a zároveň vytvára vzduchovú izolačnú vrstvu, ktorá bráni únikom tepla do okolia.
Vákuové trubicové solárne kolektory
Trubicové slnečné kolektory navyše využívajú vákuum, čo prispieva k ich vyššej efektivite. Na podporu vykurovania solárnym kolektorom sa jednoznačne odporúčajú solárne kolektory s vákuovými trubicami. Dôvodom je, že tieto typy solárnych kolektorov majú asi o 40% menšie tepelné straty ako ploché solárne kolektory, čo je v zime značná výhoda. Ďalšou výhodou vákuových trubicových solárnych kolektorov je, že kvôli ich okrúhlym plochám slnko na nich svieti dlhšie v kolmom uhle dopadu.
Kompatibilita solárneho vykurovania s vykurovacími systémami
Veľkou výhodou solárneho vykurovania je, že voda predohriata teplom vyrobeným solárnym kolektorom je už zavedená do kotla s vyššou teplotou ako voda vracajúca sa z vykurovacieho systému. Na jej opätovné zahriatie je tak potrebné menej energie. Toto je obzvlášť výhodné pri takých vykurovacích systémoch, ktoré pracujú pri relatívne nízkych teplotách.
Nízkoteplotné vykurovacie systémy
V prípade podlahového a stenového vykurovania je teplota vratnej vody okolo 25 - 30 °C, čo je ideálne pre efektívne využitie solárnej energie. Tieto systémy sú podstatne modernejšie a nákladovo efektívnejšie ako radiátorové systémy.
Tradičné a nízkoteplotné radiátorové systémy
V prípade radiátorových vykurovacích systémov má voda vracajúca sa z radiátorov do kotla teplotu 50 - 60 °C. Pre najlepší efekt a úsporu energie pri použití solárneho vykurovania sa odporúča vymeniť tradičné doskové radiátory za nízkoteplotné radiátory. Nízkoteplotné radiátory s veľkou plochou rozptylu tepla sú relatívne novým, ale výrazne efektívnejším riešením. Na ich prevádzku je dostatočná voda s teplotou 45 - 55 °C, pričom poskytujú rovnaký komfort. To je veľmi výhodné, ak niekto uvažuje o solárnom vykurovacom systéme alebo o vykurovacom systéme s tepelným čerpadlom, ale z nejakého dôvodu nechce používať podlahové alebo stenové kúrenie. Radiátorové vykurovacie systémy tak môžu byť tiež výhodne pripojené k energeticky úspornému vykurovaniu.
Účinnosť solárneho systému môžete zvýšiť použitím nízkoteplotného vykurovacieho systému s podlahovým, stenovým či stropným vykurovaním alebo nízkoteplotnými radiátormi.
Návrh a dimenzovanie solárneho vykurovacieho systému
Okrem existujúceho vykurovacieho systému je veľmi dôležitým faktorom aj umiestnenie a orientácia solárneho kolektora. Solárne kolektory by ste mali nainštalovať na také miesto, kde budú vystavené slnečnému žiareniu po celý deň, najčastejšie je to strecha. Pre dosiahnutie čo najvyššej účinnosti by mali byť otočené na juh, s odchýlkou do 30° - pri jej dodržaní klesá účinnosť iba minimálne. Pri predimenzovaní kolektorov (ak použijete väčšiu plochu) ich môžete orientovať aj na východ alebo západ. Sklon kolektorov by mal byť v rozsahu 25 - 60°, maximálne 25 - 70°.
Pre získanie čo najoptimálnejšieho výpočtu potrebnej plochy kolektorov a objemu zásobníka je potrebný presný plán danej budovy, ako aj technické parametre a energetické vlastnosti budovy. Na základe všeobecných skúseností sa dá povedať, že:
- Na každých 5 - 10 m2 stavebného priestoru, ktorý sa má vykurovať, je potrebných minimálne 0,5 - 0,9 m2 plochy solárnych kolektorov v prípade vákuových trubicových kolektorov.
- Pre ploché kolektory je potrebných približne 1 m2 plochy na 5 - 10 m2 obytného priestoru.
Objem vodného zásobníka (akumulačnej nádrže) je možné naplánovať na základe nasledujúceho výpočtu: Pre každú 1 m2 plochy solárneho kolektora sa odporúča minimálne 60 - 80 litrov, najlepšie však 100 litrov kapacity na uskladnenie vody.
Pred zakúpením a inštaláciou solárneho systému je nutné zistiť vaše energetické potreby a podmienky lokality (slnečný svit, orientácia strechy atď.). Vždy sa obráťte na certifikovaných profesionálov, pretože inštalácia nie je len o pripevnení panelov na strechu, ale aj o správnom zapojení hydraulických a elektrických komponentov.
Ekonomické a ekologické výhody solárneho vykurovania
Využívanie slnečnej energie neškodí životnému prostrediu, keďže pri ňom nevznikajú žiadne priame emisie. Ide o úplne ekologický spôsob ohrevu vody a podpory vykurovania, ktorý neprodukuje emisie CO2. Výroba energie pomocou fosílnych palív je jedným z hlavných zdrojov emisií skleníkových plynov. Solárne panely eliminujú potrebu spaľovania týchto palív, čím výrazne znižujú ekologickú stopu. Vzhľadom na to, že slnečná energia je obnoviteľná, neexistuje riziko jej vyčerpania, na rozdiel od fosílnych palív, ktorých zásoby sú obmedzené. Pri prepočítaní na skleníkové plyny môže ísť o tisíce kilogramov CO2.
Úspory nákladov a návratnosť investície
Dobre naplánovaný solárny systém je schopný na začiatku a na konci vykurovacej sezóny 100% nahradiť tradičný kotol. Počas tohto obdobia kotol teda nemusíte ani zapínať! V zime zníženie nákladov, ktoré je možné dosiahnuť týmto spôsobom, je medzi 15-30%. V prípade budov s vhodnou izoláciou a kvalitnými oknami a dverami je tento pomer ešte vyšší.
Ak použijete solárne kolektory aj na podporu vykurovania, môžete dokopy ušetriť cca 35% energie, ktorú by ste vynaložili na ohrev aj vykurovanie. Okrem toho solárne kolektory na ohrev vody predlžujú životnosť kotla alebo tepelného čerpadla, ako aj ďalších komponentov vykurovacej sústavy.
Počiatočné investície do solárneho ohrevu vody a vykurovania môžu byť vyššie. Solárny systém pre rodinný dom na ohrev teplej vody dnes stojí od 2 500 do 4 000 eur, pričom výška úspory na príprave teplej vody môže byť až 60 %. Ak sa systém použije aj na podporu vykurovania, musíte počítať s vyššou vstupnou investíciou, ktorá sa pohybuje v rozsahu 7 000 - 10 000 eur. Náklady na prevádzku a údržbu sú však minimálne, takže za určitý čas sa systém „zaplatí sám“.
Návratnosť investície ovplyvňuje množstvo faktorov, ako je lokalita objektu, parametre solárneho systému, spotreba teplej vody či spôsob ohrevu, ktorý by ste použili ako alternatívu (bojler, kotol, tepelné čerpadlo). Prax ukazuje, že solárna energia dokáže skutočne ušetriť desiatky percent nákladov na ohrev vody aj vykurovanie. Navyše so stúpajúcimi cenami energií sa skracuje návratnosť investícií, pričom nereálnych dnes nie je ani 6 rokov. S ďalším skrátením návratnosti vám môžu pomôcť štátne dotácie.
Cena elektrickej energie a plynu je v dlhodobom horizonte nestabilná. S vlastným solárnym systémom nie ste závislí na verejných dodávateľoch energie, čo vám dáva väčšiu kontrolu nad vašimi nákladmi.
Riešenie prebytku tepla v lete
V lete svieti slnko oveľa viac, čo môže viesť k prebytku tepla aj pri menších zostavách solárnych kolektorov. V letnom období sa odporúča používať solárny vykurovací systém na ohrev bazéna. Takto sa dá teplota vody v záhradnom alebo vnútornom bazéne udržiavať na príjemnej úrovni, a to všetko bez dodatočných nákladov na energiu. Ak nie je možnosť ohrevu bazéna, potom sa odporúča solárne kolektory mimo vykurovacej sezóny zakryť. Dobré riešenie, ako problému predísť, je aj použitie nízkoteplotných radiátorov namiesto tradičných.
Údržba solárneho vykurovacieho systému
Solárne systémy na ohrev vody a podporu vykurovania obvykle vyžadujú minimálnu údržbu. Avšak, pravidelná kontrola a čistenie solárnych kolektorov a mechanických častí je nutná pre ich optimálne fungovanie a dlhú životnosť.
Budúcnosť solárnej energie a vykurovania
Segment vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC) prechádza dynamickým vývojom. Predaj tepelných čerpadiel, ktoré sú často komplementárnym riešením k solárnym systémom, kolíše najmä v závislosti od cien energií a dotačných programov. Slnečná energia bude mať v rodinných domoch čoraz významnejšie zastúpenie, keďže zariadenia na jej využívanie si môže dovoliť čoraz viac ľudí. Nesprávne navrhnutý solárny systém môže mať výrazne nižšiu účinnosť a tým aj dlhšiu návratnosť investície, preto je dôležité klásť dôraz na odborné poradenstvo a inštaláciu. Solárne kolektory sú iba doplnkovým zdrojom tepla na vykurovanie a prípravu teplej úžitkovej vody, no ich potenciál pre úspory a udržateľnosť je obrovský.
tags: #solarny #panel #na #vykurovanie