Pri stavbe rodinného domu sa často zanedbáva dostatočná pozornosť venovaná spôsobom vykurovania a ohrevu teplej úžitkovej vody. Stavebník zvyčajne prijme riešenie navrhnuté projektantom alebo generálnym dodávateľom, pričom ich návrh je často motivovaný snahou o zníženie počiatočných nákladov na vykurovací systém, bez ohľadu na budúce prevádzkové náklady.
Moderné prístupy k vykurovaniu
V súčasnosti patrí medzi najlepšie riešenia použitie tepelného čerpadla, ktoré získava energiu z okolitého vzduchu na vykurovanie, prípravu teplej úžitkovej vody (TÚV) a ohrev bazénu. Pre efektívnu funkčnosť tepelného čerpadla je kľúčové navrhnúť nízkoteplotný vykurovací systém, ako je podlahové alebo stenové kúrenie, prípadne rozsiahle radiátory. Tento typ vykurovacieho systému sa odporúča použiť aj pri iných zdrojoch tepla.
Využitie slnečnej energie pre domácnosť
Pre využitie slnečnej energie s takmer nulovými prevádzkovými nákladmi je možné nainštalovať zostavu solárnych kolektorov. Získanú energiu možno použiť na predohrev TÚV, prípadne na kombináciu ohrevu TÚV s čiastočným vykurovaním domu alebo ohrevom bazénovej vody. Na trhu sú dostupné lacnejšie ploché solárne kolektory aj modely s dlhou životnosťou a špičkovými parametrami. Široký sortiment zahŕňa aj zásobníky TÚV, od jedno- a dvojhadových až po vstavané zásobníky v akumulačných nádržiach.
Mnohí si myslia, že využitie slnečnej energie je zložité a drahé. Avšak, zabezpečenie kvalitného solárneho systému nemusí byť nákladné. Zvyšovanie cien energií a znižovanie cien solárnych systémov skracujú dobu návratnosti investície, pričom kvalitný solárny systém má životnosť 30 a viac rokov. V budúcnosti tak môžete ohrievať vodu zadarmo bez ohľadu na vývoj cien energií a zároveň prispievať k ochrane životného prostredia.
Klasická solárna zostava
Štandardná solárna zostava pre prípravu TÚV pozostáva zo solárnych kolektorov s držiakmi, elektronického regulátora, nemrznúcej náplne, obehového čerpadla, príslušných armatúr a zásobníka teplej vody s výmenníkom. Voda v zásobníku sa ohrieva počas slnečného svitu a je k dispozícii podľa kapacity zásobníka aj v období bez slnečného žiarenia. V období s nedostatočným slnečným svitom sa solárna zostava využíva na predohrev TÚV, pričom požadovaná teplota sa dohrieva iným zdrojom (tepelné čerpadlo, plynový kotol a pod.) alebo priamo elektrickým výhrevným telesom v zásobníku.
Solárna zostava s využitím existujúceho systému
Ďalšou možnosťou je inštalácia solárnej zostavy bez rozsiahlych úprav existujúceho systému ohrevu TÚV. Systém zachováva pôvodný ohrev (napr. elektrický bojler, plynový kotol) a pridáva sa solárny zásobník. Tento prístup je výhodný vďaka nižším počiatočným nákladom a vysokému využitiu solárnej energie. Prívod studenej vody do existujúceho zásobníka sa preruší a pripojí sa na solárny zásobník s výmenníkom. V čase dostatku slnečného svitu sa voda ohreje v solárnom zásobníku, čím sa zníži potreba ohrevu v pôvodnom zdroji. Ak slnko prestane svietiť, k dispozícii je stále teplá voda z oboch zásobníkov, alebo aspoň predohriata voda zo solárneho systému.
Kombinované akumulačné nádrže
Systémy, ktoré zhromažďujú energiu zo slnka, ako aj z iných zdrojov pre vykurovanie, ohrev TÚV a bazénu, využívajú kombinované akumulačné nádrže. Energia zo solárnych kolektorov sa prenáša cez výmenník v spodnej časti nádrže. K akumulačnej nádrži možno pripojiť ďalšie zdroje tepla, ako sú kotly na drevoplyn, krbové kachle s teplovodnou vložkou a pod. Ak zakúrite v krbe, energia sa akumuluje na ďalšie dni. V prípade nedostatku slnečného svitu a neochoty prikladať do krbu možno akumulačný zásobník dohriať zabudovaným elektrickým telesom alebo externým zdrojom.
Energia uložená v akumulačnej nádrži je k dispozícii na kúrenie, ohrev bazénu a TÚV. Vďaka veľkej teplosmennej ploche zásobníka TÚV sa ohrev TÚV uskutočňuje automaticky. K akumulácii energie slúži celý objem nádrže, vrátane objemu vnoreného zásobníka TÚV.
Solárne systémy a bazény
Zapojenie solárnych systémov je často výhodné doplniť ohrevom vonkajšieho bazéna.
Výhody solárnych termických systémov
Využitie solárneho termického systému umožňuje používať bezplatnú slnečnú energiu a znížiť mesačné náklady na energiu. Navyše, inštaláciou takéhoto systému preukazujete svoj záväzok chrániť životné prostredie znížením emisií CO₂.
Solárne termické systémy sú ideálnym doplnkom vykurovacích systémov a môžu byť použité na ohrev teplej vody a zálohovanie ústredného kúrenia. Investícia do solárneho termického systému sa zvyčajne vráti už v priebehu niekoľkých rokov.
Komponenty solárneho termického systému
Na zachytávanie slnečných lúčov sú potrebné kolektory. Spoločnosť Viessmann ponúka rúrkové a ploché kolektory, ktoré absorbujú slnečné lúče a premieňajú ich na teplo. Solárny termický systém sa ďalej skladá z absorbéra, solárneho okruhu a solárnej kvapaliny. Energia zachytená v absorbéri sa prečerpá do zásobníka teplej vody a odtiaľ sa distribuuje do domácnosti ako záloha pre vykurovací okruh alebo na ohrev TÚV.
Existuje mylná predstava, že solárne vykurovanie na zálohovanie ústredného kúrenia je možné len s podlahovým vykurovaním. Solárne termické systémy však možno používať aj s tradičnými radiátormi.
Možnosti kombinácií a typy zásobníkov
Solárnu energiu možno využívať prostredníctvom bivalentných zásobníkov teplej vody. Keď teplota klesne, spustí sa kotol na dodatočný ohrev. Ďalšie možnosti kombinácie solárnych systémov zahŕňajú dvojrežimové zásobníky teplej vody, kombinované zásobníky a zásobníky vykurovacej vody.
Pri navrhovaní solárneho tepelného systému pre rodinný dom platí pravidlo: na 100 litrov objemu zásobníka by sa malo počítať s 1,5 m² plochého kolektora alebo 1,0 m² trubicového kolektora, pri orientácii na juhovýchod až juhozápad. Straty spôsobené nepriaznivou orientáciou možno kompenzovať zväčšenou plochou kolektora.
Solárna podpora vykurovania
Solárne médium ohrievané v kolektoroch môže byť použité aj na ohrev vykurovacej vody. Vykurovací okruh využíva prostredníctvom výmenníka tepla vodu v solárnom zásobníku, ktorá je priebežne ohrievaná kolektormi. Riadiaca jednotka kontroluje, či sa dá dosiahnuť požadovaná teplota v miestnosti a v prípade potreby spustí aj kotol.
Ohrev teplej vody predstavuje oblasť s významným potenciálom úspor. V našich zemepisných šírkach pokrývajú solárne kolektory v kombinácii so zásobníkom TÚV až 60 % energie potrebnej na ohrev TÚV, najmä počas letných mesiacov. Kombinácia ohrevu TÚV a vykurovacej vody môže priniesť úsporu približne 35 % celkovej potrebnej energie.
Faktory ovplyvňujúce výťažnosť solárneho systému
Výťažnosť solárneho tepelného systému závisí od podmienok na mieste. Najlepšie výsledky možno dosiahnuť pri strechách orientovaných na juh so sklonom 30 až 40 stupňov. Orientácia na východ alebo západ môže priniesť až o 20 % nižší výnos. Menej priaznivú orientáciu možno kompenzovať väčšou plochou kolektorov. Dôležitá je aj dostatočná veľkosť a minimálne zatienenie strechy.
Pri výbere solárneho tepelného systému je dôležité poradiť sa s kvalifikovanými partnermi. Kľúčovou vlastnosťou je certifikát Solar Keymark, ktorý potvrdzuje kvalitu výrobkov.
Technológia Viessmann Vitosol
Solárne tepelné systémy Viessmann dosahujú vysokú kvalitu a spoľahlivosť. Kolektory Vitosol sú vyrobené z materiálov odolných voči korózii a UV žiareniu. Patentovaná technológia ThermProtect zabraňuje prehrievaniu kolektorov. Absorbéry v plochých kolektoroch menia svoje vlastnosti, aby vyžarovali viac energie, zatiaľ čo vákuové trubicové kolektory pri prekročení určitej teploty prestanú odovzdávať slnečnú energiu solárnemu médiu.
Výhody technológie Viessmann zahŕňajú jednoduchšie plánovanie a nižšie nároky na inštaláciu. Tieto systémy sú zaujímavé najmä pre komerčné procesy vyžadujúce teplo na nízkej úrovni.
Solárna energia ako zdroj tepla a elektriny
Solárnu energiu možno v domácnosti využiť na výrobu elektriny, ohrev teplej vody či vykurovanie. Mnohí investujú do solárnej termiky kvôli vysokým nákladom na inštaláciu a dlhej návratnosti.
Solárny systém sa skladá zo solárnych kolektorov, zásobníka a siete potrubí s obehovým čerpadlom. Energia zo slnečného žiarenia je zachytávaná v kolektoroch a odovzdávaná cirkulujúcej solárnej kvapaline, ktorá ju dopravuje do výmenníka v akumulačnom zásobníku.
Existuje viacero druhov akumulačných zásobníkov a spôsobov ich zapojenia. Hlavnou úlohou je zabezpečiť ohriatu vodu aj v noci a počas zamračeného počasia.
Náklady a úspory
Solárny systém na ohrev teplej vody pre rodinný dom stojí približne 2 500 až 4 000 eur. Úspora na príprave teplej vody môže dosiahnuť až 60 %, v závislosti od lokality, parametrov systému a alternatívneho spôsobu ohrevu.
Pri použití solárnych kolektorov aj na podporu vykurovania možno celkovo ušetriť približne 35 % energie. Vstupná investícia sa v tomto prípade pohybuje v rozsahu 7 000 - 10 000 eur. Účinnosť možno zvýšiť použitím nízkoteplotného vykurovacieho systému.
Využívanie slnečnej energie neškodí životnému prostrediu, keďže pri ňom nevznikajú žiadne priame emisie. Solárne systémy dokážu ušetriť desiatky percent nákladov na ohrev vody a vykurovanie.
Fotovoltaické systémy
Fotovoltaické systémy zabezpečujú priamu premenu slnečného žiarenia na elektrinu pomocou fotovoltaických článkov. Účinnosť premeny sa pohybuje okolo 10-15 %. Fotovoltaické články sa spájajú do modulov, z ktorých možno zostaviť aj veľké solárne elektrárne.
Fotovoltaické články pracujú na princípe toku elektrického prúdu medzi dvoma polovodičmi. Sústava článkov vytvára modul alebo panel, ktorý je zdrojom jednosmerného prúdu. Tento prúd je možné využiť pre jednoduché elektrické zariadenia, alebo po premene na striedavý prúd pre bežné spotrebiče.
Fotovoltaické systémy sú spoľahlivé a vyžadujú minimálnu údržbu. V minulosti boli ekonomicky výhodné najmä v odľahlých oblastiach.
Výkon a prevádzka fotovoltaických panelov
Výkon panelov sa vyjadruje hodnotou špičkového výkonu (Wp). 1 Wp je výkon zariadenia pri intenzite slnečného žiarenia 1000 W/m² pri nominálnej teplote 25 °C. Bežný fotovoltaický článok s účinnosťou 10 % dokáže vyrobiť 1 Watt elektrickej energie. Panely s rozmermi 100 x 40 cm majú bežný špičkový výkon 40 až 50 Wp.
Pri typických podmienkach strednej Európy sa očakáva priemerný denný zisk 6 Wh (2000 Wh za rok) z každého Wp. Nižšia intenzita slnečného žiarenia a zohrievanie panelu znižujú jeho výkon.
Typy fotovoltických systémov
Existujú systémy napojené na verejnú elektrickú sieť (on-grid) s využitím tzv. virtuálnej batérie, alebo hybridné systémy s akumulátorom.
- On-grid systémy: Domácnosť je pripojená na verejnú sieť aj na FVE. Spotrebiče odoberajú energiu z FVE a v čase nedostatočného výkonu aj z verejnej siete. Prebytky energie končia vo verejnej sieti alebo vo virtuálnej batérii.
- Hybridné systémy: Okrem pripojenia na sieť obsahujú aj akumulátor na uskladnenie prebytočnej energie.
Virtuálna batéria funguje ako priebežné úložisko elektriny, keď jej vyrobíte viac, než je vaša okamžitá spotreba.
Najlepšie využitie solárnej energie
Pri plánovaní solárneho systému je dôležité zvážiť niekoľko faktorov:
- Umiestnenie: Dostatočné množstvo slnečného žiarenia, minimálne zatienenie. Využitie solárnej mapy alebo atlasu.
- Sklon strechy: Dôležitý faktor, najmä pri fotovoltaike.
- Veľkosť systému: Dostatočne veľký na pokrytie energetických potrieb domácnosti.
- Celkové zásobovanie energiou: Vplyv má aj izolácia a stav domu.
Zásobníky zohrávajú kľúčovú úlohu pri skladovaní energie, keďže slnko nesvieti v noci a v zime.
Solárna energia na chate
Použitie solárnych technológií na chate prináša úsporu nákladov a ekologické výhody. Solárny ohrev vody je jedným z najjednoduchších spôsobov využitia slnečnej energie. Fotovoltaické panely možno použiť na vykurovanie chaty.
Kombinácia fotovoltaických panelov a tepelného čerpadla je efektívnym riešením. Dôležité je zabezpečiť dobrú izoláciu chaty a pravidelnú údržbu solárnych panelov a kolektorov.
Záver: Oplatí sa využívať solárnu energiu?
Obstaranie solárneho systému predstavuje investíciu, no pri správnom plánovaní a využití možných dotácií sa môže výrazne znížiť.
Kombinácia moderného tepelného čerpadla so solárnou termickou technológiou a akumulačným zásobníkom môže znížiť náklady na vykurovanie. Kombinácia fotovoltaického systému s tepelným čerpadlom môže zabezpečiť ohrev teplej vody zadarmo, najmä v lete.
tags: #vykurovanie #domu #pomocou #slnecnej #energie