Solárne vykurovanie, známe aj ako solárny systém, využíva ekologickú energiu slnka a premieňa ju na teplo na ohrev vody a v prípade kombinovaných zariadení aj na vykurovanie. Keďže slnečná energia nie je k dispozícii nepretržite počas celého roka, solárne vykurovacie systémy sa zvyčajne používajú na podporu primárneho zdroja tepla, ako je napríklad plynový kondenzačný kotol. Úspora nákladov na energiu je značná, a zníženie spotreby fosílnej energie a emisií CO2 je podporované aj štátom.
Princíp fungovania solárneho systému
Solárne kolektory umiestnené na streche absorbujú slnečné žiarenie a ohrievajú solárnu kvapalinu, ktorá sa v nich nachádza. 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.
Solárny systém pre rodinný dom sa zvyčajne skladá zo solárnych kolektorov, zásobníka a siete potrubí s obehovým čerpadlom a rôznymi armatúrami. Celý systém je uzatvorený a naplnený špecifickou kvapalinou.
Akumulačné zásobníky a ich funkcie
Existuje viacero druhov akumulačných zásobníkov a spôsobov ich zapojenia. Niektoré sú „otvorené“ a umožňuje priame odoberanie teplej vody 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 využívajú vrstvenie vody podľa teploty. Hlavnou úlohou každého zásobníka je zabezpečiť dostatok ohriatej vody aj v noci a počas zamračených dní.
Investícia do solárneho systému a návratnosť
Solárny systém na dom na ohrev teplej vody dnes stojí od 2 500 do 4 000 eur. Výška úspory na príprave teplej vody potom môže byť až 60 %. Závisí to od lokality objektu, parametrov solárneho systému, spotreby teplej vody či spôsobu ohrevu, ktorý by ste použili ako alternatívu (bojler, kotol, tepelné čerpadlo).
Okrem toho solárne kolektory na ohrev vody predlžujú životnosť kotla alebo tepelného čerpadla i ďalších komponentov vykurovacej sústavy. Nesprávne navrhnutý solárny systém môže mať výrazne nižšiu účinnosť a tým aj dlhšiu návratnosť investície.
Solárne systémy pre podporu vykurovania
Ak použijete solárne kolektory aj na podporu vykurovania, môžete dokopy ušetriť približne 35 % energie, ktorú by ste vynaložili na ohrev i vykurovanie. Situácia je však o niečo zložitejšia, keďže v tom prípade omnoho viac záleží na výkonovom dimenzovaní systému. Počítať musíte aj s vyššou vstupnou investíciou, ktorá sa v tomto prípade pohybuje v rozsahu 7 000 - 10 000 eur.
Aj tu platí, že výkonnosť systému a tým aj výšku úspory a návratnosť ovplyvňuje množstvo faktorov, ktoré sme spomenuli pri systémoch na ohrev vody. Účinnosť môžete zvýšiť použitím nízkoteplotného vykurovacieho systému s podlahovým, stenovým či stropným vykurovaním alebo nízkoteplotnými radiátormi.
Výhody využívania slnečnej energie
Využívanie slnečnej energie neškodí životnému prostrediu, keďže pri ňom nevznikajú žiadne priame emisie. Prax ukazuje, že ide o udržateľné riešenie, ktoré vám skutočne dokáže ušetriť desiatky percent nákladov na ohrev vody aj vykurovanie.
Slnečná energia bude mať v rodinných domoch čoraz významnejšie zastúpenie, keďže zariadenia na jej využívanie si môže dovoliť čoraz viac ľudí. Navyše so stúpajúcimi cenami energií sa skracuje návratnosť investícií do nej a nereálnych dnes nie je ani 6 rokov. S ďalším skrátením návratnosti vám môžu pomôcť aj štátne dotácie.
Solárny termický systém umožňuje využívať bezplatnú slnečnú energiu a znížiť mesačné náklady na energiu. Okrem toho inštaláciou solárneho tepelného systému preukážete svoj záväzok chrániť životné prostredie tým, že trvalo znížite emisiu CO₂.
Technológie a komponenty solárnych systémov
Na zachytávanie slnečných lúčov sú potrebné kolektory. Spoločnosti ako Viessmann vyvinuli na tento účel rúrkové a ploché kolektory. Tieto kolektory absorbujú slnečné lúče a premieňajú ich na využiteľné teplo. Okrem kolektorov sa solárny termický systém skladá z absorbéra, solárneho okruhu a solárnej kvapaliny alebo média.
Keď lúče dopadajú na kolektory, energia sa v absorbéri mení na teplo. To sa najprv prečerpá do zásobníka alebo zásobníka teplej vody a odtiaľ sa prostredníctvom okruhu distribuuje do domácnosti - buď ako záloha pre vykurovací okruh, alebo na ohrev teplej úžitkovej vody. Teplo sa najprv dopraví do príslušného zásobníka pomocou solárneho média.
Všeobecne rozšírená mylná predstava je, že solárne vykurovanie na zálohovanie ústredného kúrenia je možné len v kombinácii so systémami podlahového vykurovania. So solárnym termickým systémom sa však môžu používať aj tradičné radiátory.
Možnosti kombinácie a skladovania tepla
Solárnu energiu môžete pre vlastné potreby využívať dvoma spôsobmi. Základom jedného z riešení je bivalentný zásobník teplej vody. Keď teplota klesne prostredníctvom odberu teplej vody, napríklad na kúpanie alebo sprchovanie, spustí sa v prípade potreby kotol, aby zabezpečil dodatočný ohrev prostredníctvom druhého okruhu.
Ďalšie možnosti kombinácie solárneho systému s produktmi renomovaných výrobcov zabezpečujú vysokú úroveň komfortu pri ohreve teplej vody. Využiť môžete aj dvojrežimové zásobníky teplej vody, kombinované zásobníky alebo zásobníky vykurovacej vody. Každý potrebný objem zásobníka je možné nájsť na trhu.
Optimalizácia výkonu a umiestnenia
Pri navrhovaní solárneho tepelného systému pre rodinný dom platí pravidlo: ak je plocha kolektora orientovaná na juhovýchod až juhozápad, na 100 litrov objemu zásobníka by sa malo počítať s 1,5 štvorcového metra plochého kolektora alebo 1,0 štvorcového metra plochy trubicového kolektora. Straty na výnose spôsobené nepriaznivou orientáciou alebo sklonom možno kompenzovať mierne zväčšenou plochou kolektora.
Solárne médium ohrievané v solárnych kolektoroch sa môže použiť aj na ohrev vykurovacej vody. Na tento účel sa vo vykurovacom okruhu prostredníctvom výmenníka tepla využíva voda v solárnom zásobníku, ktorá je priebežne ohrievaná solárnymi kolektormi. Riadiaca jednotka kontroluje, či sa dá dosiahnuť požadovaná teplota v miestnosti. Ak je teplota nižšia ako nastavená hodnota, spustí sa aj kotol.
Výťažnosť solárneho tepelného systému do veľkej miery závisí od podmienok na mieste. Obzvlášť dobré výsledky možno dosiahnuť pri strechách orientovaných na juh so sklonom 30 až 40 stupňov. Ak je povrch strechy orientovaný na východ alebo západ, môžu majitelia domov očakávať až o 20 % nižší výnos pri podobnom sklone. O niečo menej priaznivá orientácia sa dá kompenzovať väčšou plochou kolektorov.
Okrem orientácie a sklonu strechy je dôležité aj to, aby bola dostatočne veľká a čo najmenej zatienená. Ak susedné domy, stromy alebo hory vrhajú na plochu strechy počas roka dlhší čas tieň, solárny zisk sa zníži.
Kvalita a spoľahlivosť solárnych systémov
Ak si chcete kúpiť solárny tepelný systém, mali by ste sa poradiť s kvalifikovanými partnermi. Títo odborníci preveria miestne podmienky a rýchlo určia najlepší spôsob inštalácie technológie a jej integrácie do vášho vykurovacieho systému.
Aby sa vám kúpa solárneho tepelného systému oplatila, musí táto technológia dlhodobo spoľahlivo fungovať. Dôležitou kvalitatívnou vlastnosťou, ktorú treba zvážiť, je certifikát Solar Keymark. Ide o značku kvality pre solárne tepelné výrobky na základe európskych noriem.
Solárne tepelné systémy renomovaných výrobcov dosahujú vysoké hodnotenie v oblasti výkonu a životnosti. Solárne kolektory sú vyrobené z materiálov odolných voči korózii a UV žiareniu. Spoľahlivú ochranu pred prehriatím poskytuje aj patentovaná funkcia vypnutia ThermProtect závislá od teploty.
Absorbéry v moderných plochých kolektoroch menia svoje vlastnosti (štruktúru svojho povrchu) tak, aby vyžarovali viac energie. Vákuové trubicové kolektory prestanú pri prekročení určitej teploty kolektora odovzdávať slnečnú energiu solárnemu médiu.
Výhody solárnych systémov pre komerčné využitie
Plánovanie solárnych tepelných systémov je jednoduchšie a nároky na inštaláciu sú nižšie. Nie sú potrebné komponenty, ako sú predchladzovacie nádoby a stagnačné chladiče. Solárne tepelné systémy sú zaujímavé najmä pre komerčné procesy, ktoré vyžadujú teplo na relatívne nízkej úrovni.
V niektorých oblastiach priemyslu je nevyhnutné procesné teplo pri veľmi vysokých teplotách. Patria sem výrobné odvetvia potravín, hnojív a stavebných materiálov, ako aj farmaceutické spoločnosti a nemocnice. Pri vyšších požiadavkách na vykurovanie existujú riešenia na výrobu tepla, pary, elektriny alebo chladu.
Potenciál slnečnej energie na Slovensku
Solárna energia k nám prúdi zo slnka a ako taká je zadarmo. V Európskej únii mali v roku 2021 solárne zdroje 10-percentný podiel na výrobe elektrickej energie. Znamená to, že vplyv slnečnej energie sa prejavuje aj na iných zdrojoch energie - aj zelených.
Slnečná energia je napríklad hybnou silou pre kolobeh vody, teda vodnú energiu. Ohrievanie vzduchu a jeho prúdenie by tiež nebolo možné bez slnečnej energie. Napriek tomu využívame iba zlomok potenciálu slnečného žiarenia na Slovensku. Ministerstvo hospodárstva SR stanovilo využiteľný potenciál slnka u nás na 9 450 GWh ročne. Solárna energia by tak mohla byť druhý najvýznamnejší zdroj obnoviteľnej energie na Slovensku.
Efektivita a úspory
Solárny systém na Slovensku dokáže zabezpečiť 50 - 70 % teplej vody pre domácnosť počas celého roka, pričom v lete to môže byť až 100 %. Rastúce ceny energie nás trápia čoraz viac a jediné, s čím môžeme do budúcnosti počítať je, že energia lacnejšia nebude. Každá úspora nákladov na energiu sa preto počíta a investíciu do jej zabezpečenia možno považovať aj za investíciu do budúcnosti.
Výhodou je, že mimo vykurovacej sezóny nie je nutné kvôli ohrevu vody zapínať plynový kotol. Solárny systém netreba odstavovať ani v zimnom období, keď slnko nie je dosť silné, aby ohrialo vodu na dostatočnú teplotu. Vtedy kolektory slúžia na predohrev vody, čím ušetria časť peňazí na drahý elektrický ohrev alebo ohrev kotlom.
Pri optimálne navrhnutom systéme dokážu solárne kolektory ušetriť až 50 - 70 % energie potrebnej na ohrev teplej vody. Priemernú hodnotu t. j. 60 % vynásobíme množstvom potrebnej energie na ohrev teplej vody, respektíve nákladmi na túto energiu, výsledná suma zodpovedá výške úspor.
V modelovom príklade štvorčlenná domácnosť spotrebuje 300 l teplej vody denne. V prípade pôvodnej prípravy teplej vody prostredníctvom kotla na zemný plyn s účinnosťou 89 %, domácnosť ročne spotrebuje 490 m³ zemného plynu, za čo zaplatí cez 400 eur. Po inštalácii solárneho systému jej náklady klesnú približne na 150 eur. Ak by rovnaké množstvo teplej vody bolo pripravované v elektrickom bojleri, ročne na jej prípravu domácnosť spotrebuje 6 200 kWh elektriny, čo by ju stálo okolo 560 eur. Po inštalácii solárneho systému v tomto prípade náklady klesnú na 230 eur.
Solárny kolektor na ohrev vody, návod ako to funguje - solarnepanelydomov.sk
Životnosť a prevádzkové náklady
Životnosť solárneho systému sa v súčasnosti pohybuje v rozmedzí 25 - 30 rokov. Náklady na obstarávanie a inštaláciu celého solárneho systému závisia od konkrétnej situácie (počet a umiestnenie kolektorov, objem zásobníka, dĺžka pripojovacích potrubí a pod.), sú vo výške do 4 000 €.
Prevádzkové náklady solárnych kolektorov sú minimálne, zahŕňajú spotrebu elektriny na pohon obehového čerpadla s výkonom 25 - 40 W cca 6 €/rok a výmenu teplonosnej kvapaliny raz za 6 - 10 rokov v sume cca 100 €.
tags: #vykurovanie #a #ohrev #vody #vyuzivanim #slnecnej