Solárny systém pripravuje teplú úžitkovú vodu, využívajúc pritom slnečnú energiu. Podobne ako voda, nachádzajúca sa v hadici na polievanie a položenej na slnku, tak výhrevné médium odoberá teplo zo solárnych kolektorov, umiestnených na streche domu alebo v záhrade. Následne rozohriate médium preteká cez hadicu zásobníka a odovzdáva svoje teplo úžitkovej vode. Solárny systém nahradzuje kotol najmä v lete, počas plných slnečných dní a v priebehu ostatných dní v roku predbežne ohrieva studenú vodu, ktorú potom kotol dohreje na požadovanú teplotu.
Úsporné riešenie
Správne zvolený solárny systém pokrýva počas roka v priemere do 60 % (a v letných obdobiach dokonca 100 %) spotreby teplej vody v domácnosti. Od apríla do septembra, keď je slnečné žiarenie dostačujúce, inštalácia umožňuje prevádzku s vypnutým kotlom. Takýmto spôsobom je možné znížiť náklady na spotrebovanú energiu, nevyhnutnú na prípravu teplej úžitkovej vody, až o polovicu.
Ochrana životného prostredia
Solárne systémy Protherm sú určené aj na spoluprácu s plynovými kotlami. Pri dostatočnom naslnení systém HelioSet vytvára teplú vodu vďaka slnečnej energii. Takéto riešenie umožňuje v značnej miere obmedziť spotrebu plynu, ako aj zmenšiť emisiu CO2 a iných škodlivých plynov. Ušetriť v domácnosti sa dá využitím prírodných zdrojov elektrickej energie.
Princíp fungovania solárnych kolektorov
Solárne kolektory sú rozšírené už aj na Slovensku, ale ich fungovanie je väčšine ľudí stále nejasné. Základným princípom fungovania solárneho panelu je fotovoltický efekt (fotoelektrický jav). Spočíva v tom, že niektoré materiály majú schopnosť generovať elektrický prúd pri osvietení slnečným žiarením. Hlavnou zložkou fotovoltického panelu sú fotovoltické články, ktoré obsahujú polovodičový materiál (zvyčajne kremík). Slnečné žiarenie interaguje s týmto materiálom a uvoľňuje elektróny, čo generuje elektrický prúd. Deje sa to vyradením elektrónu z jeho dráhy, a to pomocou fotónu slnečného žiarenia.
Funkciou solárnych kolektorov je zisk tepelnej energie zo slnečného žiarenia a jej využitie na ohrev vody v domácnosti. Solárne kolektory využívajú princíp fototermálnej konverzie - premena slnečného žiarenia na tepelnú energiu.
Typy solárnych kolektorov
Na trhu sa nachádza dostatok ich typov, od rôznych výrobcov. Kolektory sa vyrábajú v rôznych tvaroch a veľkostiach tak, aby vyhovovali špecifickým požiadavkám ich využitia.
- Nízkoteplotné kolektory zohrievajú vodu len do 50°C a používajú sa najmä na ohrievanie vody v bazénoch.
- Strednoteplotné kolektory dosahujú o niečo vyššiu teplotu, a to 60-80°C. Sú zvyčajne ploché a presklené. Patria medzi ne aj vákuové kolektory, ktoré koncentrujú slnečné žiarenie do jedného bodu - ohniska. Ohniskom prechádza trubka s teplonosným médiom.
- Vysokoteplotné kolektory sú zastúpené najmä parabolickými zrkadlami a sú schopné zohriať médium v trubkách až na 100°C. Tieto zariadenia sa však prednostne využívajú v oblastiach s vysokou intenzitou slnečného žiarenia.
Ploché kolektory, ako napríklad Vitosol 100-FM alebo Vitosol 200-FM, pozostávajú z tepelne izolovaného hliníkového rámu pokrytého vysoko priehľadným špeciálnym sklom, ktoré je nasmerované na slnko. Vďaka tomu sa veľká časť sálavého tepla dostáva do vnútra kolektorov, kde dopadá na absorbér.
Vákuové trubicové kolektory, ako napríklad Vitosol 200-TM alebo Vitosol 300-TM, sa skladajú z jednotlivých trubíc, ktoré sú prepojené cez kolektor. Trubice obsahujú absorbér a teplonosné médium. To sa počas ohrevu odparuje, kondenzuje na kolektore a odovzdáva slnečnú energiu solárnej kvapaline (solárnemu médiu).
Fungovanie solárnych kolektorov počas dňa
Fungovanie solárnych kolektorov sa počas dňa mení. Výroba teplej vody solárnymi kolektormi je najvýznamnejšia v poludňajších hodinách. S poklesom slnečného žiarenia klesá aj množstvo vyrobenej tepelnej energie.
Solárny zásobník a jeho úloha
Ak je ponuka slnečnej energie väčšia ako potreba tepla v dome, solárny zásobník absorbuje energiu zo solárneho systému pred jej neskorším uvoľnením pre spotrebiteľov. To pomáha zabezpečiť, aby sa v dome využilo čo najviac solárneho tepla.
Zásobník teplej úžitkovej vody
Typ použitého zásobníka energie závisí od funkcie solárneho tepelného systému. Ak sa systém používa na ohrev teplej úžitkovej vody, naši obchodní partneri nainštalujú zásobník teplej úžitkovej vody. Zásobníky teplej vody, ako napríklad Vitocell 100-B/-W, sa plnia teplou vodou. Sú vybavené dvoma špirálovými výmenníkmi tepla, ktoré sú umiestnené v zásobníku podobne ako ponorné ohrievače. Zatiaľ čo spodný výmenník tepla vedie horúce solárne médium cez zásobník, horný výmenník tepla je pripojený ku kotlu, ako je napríklad plynový kondenzačný kotol Vitodens 300-W.
Ak výkon solárneho systému nepostačuje na dosiahnutie požadovanej teploty teplej vody, riadiaca jednotka aktivuje druhý generátor tepla. Tým sa zabezpečí, že z potrubia bude vždy vychádzať teplá voda, a to aj počas zamračených dní alebo pri mimoriadne vysokom dopyte.
Zásobník vykurovacej vody
Ak je solárny tepelný systém navrhnutý tak, aby fungoval ako záloha ústredného kúrenia, nainštaluje sa zásobník vykurovacej vody. Ten sa naplní vykurovacou vodou, ktorá sa ohrieva solárnym teplom prostredníctvom výmenníka tepla.
Solárny okruh
Solárny okruh zabezpečuje, aby sa teplo z kolektorov dostalo do domu. Spája komponenty systému a je naplnený solárnym médiom (zmesou vody a nemrznúcej zmesi). Médium sa ohrieva v solárnych kolektoroch a čerpadlom sa čerpá do zásobníka. Tu médium uvoľňuje tepelnú energiu, zohrieva zásobník a ochladzuje sa. Potom prúdi späť do solárnych kolektorov na streche a cyklus sa môže pokračovať.
Ako fungujú solárne panely? - Richard Komp
Optimálne umiestnenie a orientácia kolektorov
V rámci dosiahnutia maximálnej účinnosti solárnych kolektorov by sa mali nainštalovať na také miesto, kde budú slnečnému žiareniu vystavené po celý deň (zvyčajne je to strecha). Dajte pozor na tiene okolitých stavieb alebo stromov. Kolektory by mali byť otočené smerom na juh, s prípadnou odchýlkou jemne na juhozápad (pri jej dodržaní klesá ich účinnosť minimálne).
V prípade, že máte šikmú strechu otočenú na východ a západ, je možné časť kolektorov umiestniť na východnú „dopoludňajšiu“ stranu a zvyšok na popoludňajšiu „západnú“ stranu a celý systém rozdeliť.
Solárne kolektory by mali byť orientované na juh, nemali by na ne dopadať žiadne tiene spôsobené či už budovami alebo blízkymi stromami. Ich sklon by mal ideálne dosahovať 45 - 60°. Pri smerovaní kolektorov na juhovýchod alebo juhozápad, je nutné pre dosiahnutie rovnakého výkonu, zväčšiť plochu kolektorov cca. o 20 %. V lokalitách s veľkým množstvom snehu sa doporučuje montovať slnečné kolektory zvislo na fasády domov.
Solárne systémy ako doplnkový zdroj tepla
Solárne kolektory sú v našich zemepisných šírkach stále len doplnkovým (alternatívnym) zdrojom tepla na vykurovanie a ohrev vody. Na zabezpečenie teplotného komfortu v domácnosti počas celého roka je samozrejme nutné solárny ohrev teplej vody zabezpečiť „hlavným zdrojom tepla“, napr. kotlom.
Aj keď sa dnes kolektory využívajú viac pri príprave teplej vody, teplo nimi vyrobené sa rovnako dá využívať aj na vykurovanie či prikurovanie objektov.
Bezpečnostné prvky solárnych kolektorov
Solárne kolektory Viessmann sú vybavené patentovaným vypínaním ThermProtect v závislosti od teploty. V prípade plochých kolektorov pozostáva zo špeciálneho absorpčného povlaku, ktorý mení svoje vlastnosti pri zmene teploty. Ak teplota kolektora stúpne nad bod vypnutia, zmena štruktúry kryštálov spôsobí, že sa vyžiari viac tepla. Teplota kolektora potom klesá a solárne kolektory už nie sú ohrozené prehriatím.
Vo vákuových trubicových kolektoroch, ako je Vitosol 300-TM alebo 200-TM, funguje vypnutie v závislosti od teploty prostredníctvom samoregulačnej tepelnej trubice. To zabraňuje kondenzácii média v tepelných trubiciach vždy, keď ich teplota stúpne nad 150 stupňov Celzia. Funkcia vypnutia závislá od teploty ThermProtect funguje bez ďalších komponentov.
Celková úspora a efektívnosť
Správne navrhnutý a nainštalovaný systém solárnych kolektorov dokáže vďaka bezplatnej energii získavanej zo slnka ušetriť až 70 % nákladov na celoročný ohrev vody a tiež ide o nemalé šetrenie v rámci vykurovania domácnosti. Konečná úspora nákladov a efektivita systému však závisí od lokality aj umiestnenia solárnych kolektorov.
Pri návrhu je však dôležité si uvedomiť, že solárne žiarenie je síce zadarmo, nemožno ho však zapnúť ani vypnúť, preto je v prípravnej fáze vždy nutný odborný návrh celého systému, aby nedochádzalo k nezmyselnému predimenzovaniu celého systému.
V lete je totiž možné z 2m² plochy kolektoru získať až 50 l vody o teplote približne 40-45°C. V mesiacoch, kedy je slnečné žiarenie nižšie, zabezpečuje sa potrebný príkon ďalším výmenníkom tepla napojeným napr. z ústredného kúrenia alebo elektrickou špirálou.
Spotrebu energie na prípravu teplej vody dokáže ročne znížiť až o 60 %.
Slnko ako nevyčerpateľný zdroj energie
Slnko každý deň vyžaruje bezplatnú energiu, ktorú môžu majitelia domov využívať vďaka solárnemu systému. Solárne termické systémy predstavujú účinný spôsob, ako využiť slnečnú energiu na ohrev pitnej vody a podporu vykurovania. Solárne kolektory sa môžu umiestniť na plochú aj šikmú strechu, na fasádu alebo do voľného priestoru v záhrade.
Slnko je takmer nevyčerpateľným zdrojom energie, ktorá je dostupná prakticky neobmedzene a zadarmo. Bol by hriech túto možnosť nevyužiť!