Před nákupem je důležité si uvědomit několik věcí. Kdy budete solární panely používat (celý rok nebo jen v létě), na co budete ohřátou vodu používat (topení, ohřívaní bazénu atd...), kolik ohřáté vody budete potřebovat a jaký výkon budete od soustavy požadovat.
Pokud budete používat solární panely jen v létě jsou pro vás výhodnější ploché panely protože jsou levnější ale mají menší učinnost v zimě. Důležité je si uvědomit že ploché panely jsou těžší než panely s 3Hi. Je to dáno tím, že ploché panely jsou naplněny celé kapalinou.
Pokud butede panely používat i v zimě jsou pro vás jasná volba panely s 3Hi trubicemi. Díky jejich schopnosti využít i difuzní záření a s výměníky s izolační vrstvou mají vynikající učinnost i v zimním období.
Důležitý je také náklon a orientace střechy. Ideální náklon je 45° a orientace střechy na jih. Nemá smysl se snažit dosáhnout potřebného výkonu jen solárními panely. Vždy je lepší použít i jiný ohřev. Pokrytí celého vykonu solárními panely je neekonomické.
Pro vytvoření projektu je potřeba nám zaslat následující informace:
- Pro jaké období a účel je systém primárně určen (celoročně, nebo na chatu, pouze prodloužení užívání plaveckého bazénu, atd., lze i kombinovat, např. primárně vyhřívání výřivky a po dosažení teploty přesměrovat tepelnou energii do bazénu atd.)
- Jaká je orientace střechy a její sklon, nosnost a využitelná plocha, materiál
- U přitápění domů tepelné ztráty domu, popřípadě vrstva izolace, užitná plocha domu atd.
- Potřebný objem teplé vody (uvést objem např vytápěcího okruhu domu)
- Preferovaný typ solárních panelů (pokud není jiný požadavek, automaticky navrhujeme nejvhodnější systém)
- Co vše bude pripojeno k zásobníku nebo výměníku teplé vody
- Lze li umístit akumulační nádrže (např v zemi, půda s nosností atd. - pouze u větších systémů)
Po zaslání těchto informací na email info@wodasign.com vám zhotovíme projekt. Je potřeba mít na paměti, že čím více informací pošlete, tím lépe a přesněji lze projekt zpracovat, pokud Váš projekt lze zahrnout do dotací, automaticky tak učiníme a vyrozumíme Vás o nutnosti dalšího postupu.
V případě kombinace eco energií provádíme kombinované projekty ve snaze dojít k co nejlepší efektivitě poměru cena/výkon:
- solární elektrárny
- větrné elektrárny
- vodní elektrárny
- tepelná čerpadla (voda - vzduch , vzduch - vzduch, voda - voda, vzduch - voda) a to jak s ohřevem, tak stejným systémem v létě i klimatizace
- tepelná čerpadla (bazénové, vířivkové vysoušecí, vyhřívací systémy)
Automaticky zpracujeme a navrhneme možnost státních dotací (pokud v daném případě je možná).
Další informace o solárním ohřevu vody, které je potřeba znát před zvážením, jaký druh energie se lépe hodí.
Ohřev TUV (teplé užitkové vody) pomocí slunečních kolektorů je skvělým způsobem využití sluneční energie. Sytém je poměrně jednoduchý, spolehlivý a vysoce účinný. Praktické zkušenosti ukazují že dobře navržené kvalitní zařízení je schopno ušetřit až 60–70% ročních nákladů.Naše solární systémy dokáží pracovat díky vyspělým technologiím s účinností až 80% a s životností kolem 30let. Podmínkou dosažení výše uvedených hodnot je instalace kvalitních solárních kolektorů s vysoce selektivní vrstvou a velikostí kolektorové plochy cca 2,0m2 absorpční plochy na 100l TUV, sklonem kolektorů cca 45° a odklonem od jižní orientace do 25° na východ a 45° na západ v nezastíněném místě.
Výkon solárního systému dále ovlivňuje výběr vhodného solárního zásobníku TUV, kvalitní solární regulace, kvalitní izolace rozvodů. Kvalitní návrh, odborná instalace a bezchybný chod systému je nezbytný pro návratnost investice. Důležité je také správné nastavení regulačních prvků.
Většina solárních systémů pro ohřev TUV je řešena jako nucené je ale také možno instalovat systémy samotížné.
Sluneční energie patří mezi nevyčerpatelné zdroje a její využívání nemá žádné negativní účinky na životní prostředí. Množství solární energie, které se dá využít, je závislé na klimatických podmínkách jednotlivých částí zemského povrchu. Lze ji dobře využívat nejen v oblastech s dlouhým slunečním svitem, ale i ve vyšších nadmořských výškách.
Využití sluneční energie
V našich podmínkách je možné solární energii využívat zejména k výrobě tepla a to k ohřevu teplé užitkové vody, vody v bazénech a k dotápění objektů. Z důvodu malého procenta účinnosti je méně vhodné, i když v některých případech těžko zastupitelné (např. místa bez přístupu k elektrické síti), využití přeměny sluneční energie na elektrickou energii fotovoltaickými články.
Co to je solární kolektor
Solární kolektor je v podstatě zdokonalený absorbér, umožňující celoroční provoz. Ke zlepšení funkce a účinnosti kolektoru podstatně přispívá dobrá tepelná izolace. Na vrchní straně je transparentní kryt (sklo, polykarbonát), který propouští krátkovlnné sluneční záření a zabraňuje zpětnému vyzařování dlouhovlnného záření (skleníkový efekt). Na spodní straně a bocích je absorbér izolován klasickými izolačními materiály (např. minerální vlákna, pěnový polyuretan apod.). Celý systém je zapouzdřen v tuhém rámu nebo vaně chránícím absorbér proti mechanickým a vlhkostním účinkům. Teplo je odváděno z kolektoru prostřednictvím teplonosného média (voda, nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu, vzduch atd.) izolovaným potrubím do místa spotřeby, např. do solárního zásobníku. Zkráceně: Sluneční kolektor zachycuje sluneční záření a předává absorbované Teplo látce cirkulující v uzavřeném okruhu. Typickým kolektorem používaným v našich zeměpisných šířkách je černá kovová nebo plastová deska, pohlcující sluneční záření. Teplo se odvádí soustavou trubek s teplonosnou látkou.
Solární energie
Patří mezi nevyčerpatelné zdroje energie. Její využití závisí na klimatických podmínkách. v našich zeměpisných šířkách dopadá na 1m 2 povrchu za 1s v průměru kolem 100J sluneční energie. Od dubna do října 75% a 25% v období od října do dubna.
Ploché panely
Ploché panely jsou provedeny ultramoderní pipe-plate technologií s použitím ultrasonické metody s měděným podkladem a trubicemi. Použitá technologie výroby umožňuje vysoce výkonnou výměnu tepelné energie a tlakovou odolnost.
Oblast tepelného sběru je potažena čenou chromovou vrstvou s precizní optickou charakteristikou, která je dosažitelná pouze u nejmoderněji vyrobených zařízení (viz absorbce a emitace).
Panely s 3Hi trubicemi
Předností je vyrovnaný výkon během celého kalendářního roku díky využití dokonalých tepelně izolačních vlastností vakua. Pracují v bezpečném a ověřeném provozním systému teplonosné trubice, 3-Hi, ve kterém teplonosné médium neprotéká přímo trubicemi.
Napojení vakuových trubic do kolektoru, kterým proudí teplonosné medium, je realizované pomocí výměníku. Díky tomuto způsobu můžeme poškozené vakuové trubice (např. při opravě střechy) vyměnit jednotlivě i při natlakovaném systému, bez nutnosti demontáže celého kolektoru.
Technologie 3-Hi je technologie umožňující přenos tepla s minimálními teplenými ztrátami. V solárních kolektorech se tato vlastnost využívá přenos tepla z vakuové trubice do nemrznoucí kapaliny v systému.
Díky spojení vakuových kolektorů s touto technologiií nemá nízká venkovní teplota významný vliv na účinnost systému.
Výhoda a efektivnost námi použitých solárních trubic a systému 3-vrstvých speciálních trubic s převodníkem tepla ze speciálních Cu materiálů spočívá v převodu tepla trubic do sběrníku narozdíl od standardně používaných plochých (flat) panelů, kde je médium nuceno obíhat celým panelem a za chladného počasí je tedy ochlazováno.
Toto je základní rozdíl mezi použitím technologie plochých panelů které jsou sice levnější, ovšem svoji stavbou určny pro teplejší podnebí a našich 3-vrstvých patentovaných SHCMV technologií pro chladnější podnebí s izolovaným výměníkem 4cm speciální skelnou vatou.
Systém WDT tedy ohřívá vodu i za chladného počasí díky tomuto principu.
Energie Slunce - sluneční teplo, ohřev vody a vzduchu
Téměř veškerá energie, kterou na Zemi máme, pochází ze Slunce. Na území ČR dopadne za rok stotisíckrát více energie, než je veškerá spotřeba paliv. Sluneční záření lze přímo využívat k výrobě tepla, chladu a elektřiny, nepřímo jako energii vodních toků, větru, mořských vln, tepelnou energii prostředí. Nejvýznamnější je využití sluneční energie "uskladněné" v rostlinách a jiné živé hmotě - biomase.
Možnosti využití
Přeměna solárního záření na teplo (fototermální přeměna) může být pasivní (pomocí pasivních solárních prvků budov - prosklené fasády, zimní zahrady) nebo aktivní (pomocí přídavných technických zařízení - sluneční sběrače - kolektory). Podrobné rozdělení možností ukazuje následující obrázek:
Pasivní systémy
Výhodou pasivních systémů je to, že k provozu nepotřebují žádné další zařízení. Využívá se sluneční záření, které dopadne do interiéru okny nebo jiným prosklením. Systém je třeba navrhnout tak, aby byly zisky co nejlépe využity (např. cirkulací vzduchu z osluněných místností do ostatních částí domu). Výhodnější jsou tzv. těžké budovy, které umožňují krátkodobou akumulaci přebytků. Zásadní je i typ a regulace vytápěcího systému.
Pasivní systém musí s budovou tvořit harmonický celek. Toho je jednodušší dosáhnout u novostaveb. Starší stavby lze vhodně rekonstruovat (vybudovat skleněné přístavky, prosklené verandy apod.).
Velmi důležité je vyřešení rizika tepelné zátěže během léta (řádné odvětrání, akumulace do stavebních konstrukcí...). V případě orientace prosklených ploch na jih nebo západ se zvyšuje riziko přehřívání interiéru v letních měsících.
Konkrétní budovu je lépe řešit se specializovaným odborníkem (energetický auditor) než s architektem či stavařem. Energetický přínos zásadně závisí i na způsobu užívání budovy - např. dodatečně zasklená lodžie přináší úsporu jen pokud není v zimě vytápěná. Roční energetický přínos závisí tedy i na chování obyvatel domu.
Při volbě zasklení je potřeba zvážit jeho technické vlastnosti, zejména schopnost propouštět sluneční tepelné záření a světlo (to není totéž - viz níže) a izolační schopnost.
Aktivní systémy
Aktivní systémy je téměř vždy možné dodatečně instalovat na stávající budovu. Využívají se zejména k celoroční přípravě teplé užitkové vody (TUV), ohřevu bazénové vody a k přitápění budov pomocí teplovodního či teplovzdušného vytápění.
Sluneční energii je možné i dlouhodobě akumulovat v zásobnících (vodních, štěrkových aj.). Čím je delší doba akumulace, tím je systém dražší a méně ekonomický. Proto se nejčastěji používá krátkodobá akumulace (několikadenní) spolu s pružnými otopnými systémy, které sníží výkon okamžitě, jsou-li v místnosti solární zisky prosklením.
Ploché kolektory mají "samorozmrazovací" schopnost.
Přírodní podmínky
Sluneční záření dopadající na zemský povrch se skládá z přímého a z rozptýleného záření. Přímé je záření od slunečního disku, které tvoří svazek prakticky rovnoběžných paprsků. Rozptýlené (difuzní) sluneční záření vzniká rozptylem přímých slunečních paprsků na molekulách vzduchu, vodních kapkách a ledových krystalcích a na různých aerosolových částečkách. Rozptýlené záření se jeví jako světlo oblohy; kdyby nebylo, jevila by se obloha i během dne černá s ostře zářícím slunečním kotoučem.
Průměrný počet hodin solárního svitu (bez oblačnosti) se v ČR pohybuje kolem 1 460 h/rok (od 1 400 do 1 700 hodin za rok). Mapka ukazuje globální sluneční záření dopadající na vodorovnou plochu o velikosti 1 m2 za rok a dává tak představu o množství využitelné sluneční energie. V oblastech se silně znečištěnou atmosférou je nutné počítat s poklesem globálního záření o 5 - 10 %, někdy až 15 - 20 %. Pro oblasti s nadmořskou výškou od 700 do 2 000 m.n.m. lze počítat naopak s 5% nárůstem globálního záření.
Průměrné roční sumy globálního záření v MJ/m2 (zdroj: Atlas podnebí - ČHMÚ).
Technické podmínky
V ČR dopadá na povrch za rok průměrně 1 100 kWh/m2 energie. Pomocí kapalinových kolektorů můžeme získat 300 - 800 kWh/m2 za rok. Zisk se však v jednotlivých měsících značně liší; pro letní přebytky často není využití. Pro reálné odhady hrubé výroby energie v průměrných solárních zařízeních lze v podmínkách ČR uvažovat průměrnou roční výrobu 380 - 420 kWh/m2 kolektorové plochy za rok. Tuto hodnotu lze považovat podle dostupných naměřených údajů za obvyklou.
Účinnost kolektorů závisí zejména na rozdílu teplot absorbéru (resp. teplonosné kapaliny) a okolního vzduchu. Čím vyšší teplotu požadujeme (např. 55 °C pro přípravu TUV), tím horší bude účinnost. U vakuových kolektorů, kde je absorbér účinně izolován vakuem, se účinnost mění jen málo, takže uspokojivě pracují i v mrazivých dnech. Naopak u jednoduchých plochých kolektorů účinnost klesá s rozdílem teplot velmi prudce, takže je téměř nemožné ohřívat v nich vodu v zimě na více než 80 °C.
Obecně platí, že v ČR je během zimy solární energie tak málo, že i s vysoce účinnými kolektory potřebujeme poměrně velké plochy pro pokrytí potřeb. Naopak během léta bývá solární energie značný přebytek, takže i málo účinné kolektory získají energie dost. To je třeba zohlednit při hodnocení ekonomické efektivity systémů.
Možnosti krytí potřeby tepla solárním systémem různé velikosti.
Základní části solárního systému
Základním stavebním prvkem slunečního kolektoru (solární tepelný jímač) je absorbér, což je např. plochá deska s neodrazivým povrchem a trubicemi pro odvod teplonosného média. Uložením absorbéru pod skleněnou desku vznikne sluneční kolektor, který využívá "skleníkového efektu". Z hlediska teplonosného média dělíme kolektory na kapalinové a vzduchové, resp. kombinované.
Sluneční absorbéry přeměňují zachycené sluneční záření na tepelnou energii (dlouhovlnné záření). Ta je pomocí teplonosného média (kapalina, vzduch) odváděna do místa okamžité spotřeby nebo akumulována v zásobníku.
Kolektory dělíme podle tvaru na ploché a trubicové (mají absorbér zataven ve vakuové trubici). Vakuum snižuje tepelné ztráty a zvyšuje účinnost při dosažení vyšších výstupních teplot, používá se také u plochých kolektorů .
Kvalitní kolektory mají absorbér opatřený spektrálně selektivní vrstvou (speciální černá barva nebo galvanické pokovení), mají vyšší účinnost a dokáží zpracovat i difúzní záření. Rovněž zasklení je ze speciálního skla, které má nízkou pohltivost slunečního záření a má zvýšenou mechanickou pevnost.
U koncentračních kolektorů čelní (lineární Fresnelovy čočky) nebo odrazová plocha (duté zrcadlo) koncentruje záření na menší absorpční plochu. Dosáhne se tak vyšších teplot a vyšší účinnosti. Obvykle je nutné polohovací zařízení, které natáčí kolektor nebo jeho absorbér za Sluncem.
Solární zásobník slouží pro přípravu TUV, doplňkově se ohřívá tepelnou energií z ústředního vytápění a elektřinou (při nedostatku sluneční energie). Objem zásobníku musí odpovídat ploše kolektorů, aby i v létě akumuloval zachycenou energii a nedošlo k poškození systému. Z hygienických důvodů je žádoucí alespoň jednou týdně ohřát obsah zásobníku na 72 °C, neboť při provozu za nízkých teplot a malém odběru vody se mohou rozmnožit nežádoucí mikroorganizmy.
Solární výměník tepla v zásobníku je umístěn co nejníže, nad ním je výměník okruhu ústředního vytápění a nejvýše je elektrické topné těleso. Plochy výměníků musí být navrženy s ohledem na materiál, z něhož jsou vyrobeny, na teplotu kapaliny v solárním okruhu a dále na průtok a objem zásobníku. v zásobníku je umístěn co nejníže, nad ním je výměník okruhu ústředního vytápění a nejvýše je elektrické topné těleso. Plochy výměníků musí být navrženy s ohledem na materiál, z něhož jsou vyrobeny, na teplotu kapaliny v solárním okruhu a dále na průtok a objem zásobníku.
Potrubí by mělo být co nejkratší s kvalitní tepelnou izolací, navržené na požadovaný průtok, teplotu a tlak teplonosné kapaliny v solárním okruhu. Nejčastěji se používá měď, nedoporučují se plasty. Oběhové čerpadlo zajišťuje cirkulaci teplonosné kapaliny. Armatury zabezpečují správnou funkci z hlediska spolehlivosti a bezpečnosti včetně kontroly a regulace (manometr, teploměr, zpětný ventil). Vyrovnání tlaku vlivem značného kolísání teploty zajišťuje expanzní nádoba, jejíž konstrukce a umístění musí odpovídat předpokládané maximální teplotě, objemu a tepelné roztažnosti teplonosné kapaliny. Jako ochrana proti extrémnímu zvýšení tlaku při výpadku elektřiny se instaluje pojistný ventil. Automatická regulace zabezpečuje řízení a optimální výkon systému, chrání ho před poškozením a umožňuje potřebnou regulaci tepla mezi spotřebiči.
Pro celoroční provoz je jako teplonosnou kapalinu nutné použít nemrznoucí směs, která má mít podobné fyzikální vlastnosti jako voda (kromě bodu tuhnutí). Tomu vyhovují kapaliny na bázi roztoku vody a propylenglykolů s inhibitory koroze.
Solární systém jako standardní součást řadové výstavby.
Výběr vhodných lokalit a zásady pro dimenzování
Sluneční systém pracuje nejlépe, pokud je navržen pro skutečné místní podmínky (dimenzování, umístění kolektorů a způsob využití).
Pro dimenzování je důležité znát spotřebu TUV, zda bude ohříván bazén, zda bude požadováno přitápění, způsob napojení na klasický zdroj energie, způsob regulace a další vstupní údaje:
- počet hodin slunečního svitu a intenzita slunečního záření, která se mění podle znečištění atmosféry (město, venkov, hory);
- chod ročních venkovních teplot, větru či jiných nepříznivých meteorologických jevů, zejména námrazy, ty určují tepelné ztráty kolektorů;
- orientace, ideální je na jih (případně s mírným odklonem max. ±45°), jihozápadní směr je výhodnější, neboť maximum výkonu nastává obvykle kolem 14. hodiny, kdy jsou v důsledku nejvyšší denní teploty nejnižší tepelné ztráty, automatické natáčení kolektorů za Sluncem je neekonomické;
- sklon slunečních kolektorů, pro celoroční provoz může být 30 až 60° vzhledem k vodorovné rovině, při preferenci výhradně letního provozu 30°, u zimního provozu je výhodnější sklon 60;
- množství stínících překážek, ideální je celodenní osvit Sluncem, krátkodobé zastínění je přípustné spíše v dopoledních hodinách;
- délka potrubních rozvodů, má být co nejkratší s kvalitní izolací (minimalizace tepelné ztráty) a dostatečná izolace akumulační nádrže;
- možnost umístění - únosnost střechy, pokud nedostačuje, nebo není správně orientovaná, lze využít i štítovou stěnu, střechu garáže, přístavku, pergoly;
- rozložení spotřeby tepla, v ideálním případě kopíruje roční průběh slunečního záření, např. pro instalace jsou vhodnější bytové a rodinné domy, naproti tomu školy se jeví jako problematické, protože v době nejvyššího slunečního svitu bývají většinou nevyužívané (malý odběr teplé vody).
Solární systém na městské vilce.
Z výše uvedených parametrů je možné stanovit množství vyrobené energie z celého systému za rok. Pro podrobnější výpočty existují již počítačové programy, např. firemní programy výrobců slunečních kolektorů.
Následující tabulka slouží pro orientační dimenzování solárního systému na ohřev TUV se standardními plochými solárními kolektory s konverzní selektivní vrstvou.
Teoretické množství solární energie (Praha, orientace na jih).
| Počet osob | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| Spotřeba TUV (l/den) | 82 | 164 | 246 | 328 | 492 | 656 | 820 |
| Zásobník TUV (l) | 80 | 160 | 240 | 300 | 500 | 700 | 800 |
| Plocha kolektorů (m2) | 1,6 | 3,2 | 4,8 | 6 | 10 | 14 | 16 |
Přehled zařízení
Podle způsobu oběhu teplonosné kapaliny:
- Solární systémy se samotížným oběhem využívají k oběhu teplonosné kapaliny gravitace mezi kolektorem a zásobníkem. Kapalina v systému proudí díky rozdílu hustoty mezi ochlazenou a ohřátou teplonosnou kapalinou. Solární zásobník je nutné umístit výše než kolektory. Nevýhodou je horší regulace průtoku teplonosné kapaliny kolektorem (nižší účinnost zařízení). Většina moderních kolektorů je navržena na nucený oběh a pro svůj velký hydraulický odpor není k tomuto zapojení vhodná. Výhodou jsou nižší pořizovací náklady, maximální jednoduchost, nezávislost na vnějším zdroji energie, vyšší spolehlivost, nehrozí výpadek čerpadla. Systém samotížného oběhu se využívá u velmi jednoduchých malých solárních systémů určených převážně pro sezónní ohřev.
- Solární systémy s nuceným oběhem využívají k oběhu teplonosné kapaliny oběhové čerpadlo. Výhodou je přesná regulace průtoku teplonosné kapaliny kolektorem, která umožňuje vyšší účinnost přenosu tepla. Zmenšení průtoku vlivem hydraulických ztrát se nechá částečně kompenzovat změnou otáček čerpadla, snížení průtoku lze docílit škrcením. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady, větší složitost, nižší spolehlivost (výpadek čerpadla) a závislost na vnějším zdroji energie.
Podle počtu okruhů:
- Jednookruhové systémy přímo ohřívají vodu bez výměníku tepla. Výhodou je vysoká účinnost přenosu tepla, nižší pořizovací náklady, jednoduchost. Nevýhodou je možnost použití pouze pro sezónní provoz (bazény), nebezpečí tvorby bakterií a řas, při nízkých teplotách hrozí zamrznutí vody. Propojení okruhu spotřeby a výroby tepla komplikuje návrh zejména složitějších systémů. Vlivem používání neupravené vodovodní vody dochází k zanášení a korozi (oxidaci) kolektoru i systému. Používají se výhradně v nejjednodušších zařízeních pro sezónní ohřev vody.
- Dvouokruhové systémy pracují s výměníkem tepla a dvěma nezávislými okruhy. První okruh rozvádí ohřátou teplonosnou kapalinu od kolektorů do výměníku tepla. Druhý přebírá teplo z výměníku a vede jej do místa spotřeby (solární zásobník). Primární okruh bývá napuštěn nemrznoucí směsí. Výhodou je celoroční provoz. Tlakové oddělení okruhů umožňuje velkou variabilitu zapojení s různými průtoky médií. Nevýhodou je horší účinnost v důsledku ztrát ve výměníku tepla, vyšší pořizovací náklady a složitost.
Dvouokruhový solární systém s nuceným oběhem.
Pro letní ohřev vody (bazén, sprcha) stačí použít jednookruhový systém s jednoduchým absorbérem (plastová deska s dutinami pro ohřívanou vodu). Pro celoroční provoz se používá nejčastěji dvouokruhový systém s kolektory, výměníkem a nemrznoucí teplonosnou kapalinou.