Ten nápad není z nejmladších, protože funguje na velmi prostém principu. Prvním krokem je využívat toho, co se samo zdarma nabízí. V tomto případě energie slunečních paprsků. Které zužitkujete k ohřevu vody pro vlastní účely. Jaké systémy jsou k dostání a které fungují nejlépe?
Potenciál dopadajících slunečních paprsků pro ohřev vody znásobí to, že jsou intenzivněji pohlcovány tmavým povrchem. Základem úplně prvních solárně-termických kolektorů je tedy obvykle podkladová černá stěna, po kterém je ve spirále vedené potrubí (může být také černé) s cirkulující vodou.
Odkud a kam? Ve smyčce od místa, kde se prohřívá až k výměníku, kde je tento vyhřívaný okruh ochlazován o vodu, která se má teprve ohřát.
Inovace systémů pro solární ohřev jsou na denním pořádku
Vylepšit tento více než sto let starý design je poměrně snadné. Po inženýrské, technické i čistě fyzikální stránce je tu pořádný prostor, které mohou posunout efektivitu procesu ohřevu v řádu desítek procent. Jak?
Záměnou vody v potrubí za médium jiné kapaliny (nemrznoucí kapalina), efektivnějším provedením konstrukce, zkrácením anebo lepším zaizolováním uzavřeného systému, výkonnějším absorbérem, optimálním sklonem vůči dopadajícím slunečním paprskům, zlepšením extrakce tepla nebo jeho efektivnější rekuperací. Stačí si vybrat.
)
Není to nic složitého, nevyrábíme tu elektřinu. Zatím. Je to prostě jen chladič naruby, který se snaží vyzískat/absorbovat dodávané teplo a zužitkovat ho k ohřevu.
Výsledkem této evoluce jsou dva základní typy kolektorů. Ten první sází na svou absorpční plochu, proto se nazývá plochý, deskový kolektor. Pokročilejší typy tohoto modelu sází na plochu opatřenou foto-selektivním povrchem, protože černá barva sice dobře lapá tepelné záření, ale také se jej snadno zbavuje. Selektivní plocha jej zadržuje.
Druhým typem jsou pak kolektory trubicové, vakuové. Těží z toho, že kruhový průřez trubice lépe vzdoruje tlaku, než celistvá plocha kolektoru. To proto, že tepelnou izolaci tu zajišťuje vrstva vakua.
Který je lepší? To není správná otázka. Záleží totiž na našem záměru, účelu použití. Vyzískané teplo totiž může zúročit nejrůznějším způsobem. K ohřevu vody pro spotřebu v domácnosti, pro přitápění/vytápění – domácnosti nebo skleníku, jako podpora k podlahovému vytápění, nebo jen pro ohřev vody v bazénu na zahradě.
Do rovnice je třeba vzít faktory klimatické, finanční, technické. A teprve pak nám z toho vypadne to nejoptimálnější pro náš záměr. Proč ta námaha? Solárně termické kolektory sice ohřívají vodu zadarmo, ale samy zrovna levné nejsou.
)
Metr a půl na osobu. Někdy
Navíc úspora, kterou slibují tím, že ušetříte za přitápění domácnosti, přijít nemusí. To když teplo z domu vyvětráváte nezateplenou fasádou. Klasická sestava - solární kolektory (ploché, trubkové), čerpadla, expanzní nádoby, potrubí, zásobníku ohřívané vody – musí dávat smysl i z provozního měřítka.
Když chcete 4 hektolitry teplé vody denně (to je 2× plná vana a 3× umyté velké nádobí), potřebujete přibližně 6 m2 plochého kolektoru. Jinak nedostanete to, co čekáte. Slunce u nás sice vyjde každé ráno, ale jeho intenzita úplně vynikající každé ráno není. Zimní dny jsou krátké. Ze střechy na stinném paloučku anebo zapadané sněhem také moc tepla pro ohřev vody nevytlučete.
)
V souboji mezi plochými a trubkovými kolektory je třeba vzít v potaz tyto argumenty: trubkový „válcuje“ plochého konkurenta hlavně v zimních měsících, kdy dosahuje větších výkonů. A čím je chladněji, tím lépe mu to jde. Pokud se na něm neusadí námraza.
V přepočtu na jednotku plochy ale pokulhávají, protože jejich teplosměnná plocha je menší. Současně jsou trubkové vakuové kolektory delikátnější. Mohou se snáze poškodit, a jejich narušení se hůře identifikuje a opravuje, protože jsou v ochranné atmosféře/vakuu. Plochý kolektor vyjde levněji, a na plochu, kterou zabírá, má větší výkon. Také ztráty průchodem a odrazy přes jeho jednu skleněnou vrstvu jsou menší. V zimě s ním ale velkou parádu nenaděláte.
)
Chcete skutečnou návratnost, anebo jen vizi soběstačnosti?
O něco větší zmatek v tom dělají počty. Porovnání nákladů, přislíbeného výkonu a návratnosti celé investice. S životností nad 20 let se nedá počítat ani u jednoho z obou základních typů (představte si čerpadlo, které přežije bez úhony dvě dekády). Reálnou návratnost mají v neoptimálních místech bohužel až třikrát delší než je ta deklarovaná, s ne vždy garantovaným servisem.
V našich podmínkách je třeba nastavit systém tak, že tento model ohřevu je třeba doplnit plynovým ohřevem (obvykle v optimistickém poměru asi 8:2, 7:3), protože jen se sluncem a vizí soběstačnosti to tu vážně nevyhrajeme. Na jaře a v létě fungují solárně termické kolektory na jedničku, ale v zimě je to občas bída. Záleží tedy na vás, jestli se do tohoto úsporného prvku rozhodnete investovat. Levné to není.
)
Běžná katalogová nabídka nás přitom vede od plochých nekrytých plastových kolektorů (dobrých na ohřev vody v bazénu o cca 10°C, výkonných díky velkému zásobníku a vzhledem k nárokům i k nízkým tepelným ztrátám) přes ploché neselektivní solární kolektory (vybavené jednoduchým absorbérem bez selektivní vrstvy, typicky pak hliníkem s černým nátěrem, vhodné k chataření a venkovním sprchám) po kolektory ploché se selektivní vrstvou.
U těch se už dá počítat s celoročním provozem, mají minimální sálání do okolí, a dají se pohodlně využívat k ohřevu vody i přitápění. Přestupní stanicí k druhému typu je plochý vakuový kolektor, který kromě výhod izolační vrstvy přináší i kombinaci nevýhod, a jednostěnný vakuový trubkový kolektor, jenž má minimální tepelné ztráty a dobře pracuje s vysokými teplotami. Mezistupňů a konkrétních řešení se nabízí mnohem víc.
)
Nabrat slunce a správný směr
Výkon solárně termických kolektorů je spolu-diktován jejich rozlohou. Pokud z nich chcete dostat víc, bude to chtít prostor. A to může být problém, protože na farmu skleněných trubek a panelů obvykle na zahradě dost místa nemáme.
Klasikou tedy zůstává do-využití již zastavěného prostoru střechy. Pochopitelně je můžete vyzvednout i na střechách rovných, na přístavcích garáží. Pořád ale budete řešit optimum sklonu, orientace a minimum zástinu.
Ona foto-aktivní strana panelu u nás musí směrovat ideálně na jih. Maximální odchylka, která ještě nemá velký vliv na výkon kolektoru, je 15 až 20o ve směru na východ či západ. Jestli máte k dispozici jen severní orientaci, neriskujte. Optimální výkon podpoří přiměřený sklon (34-45° od kolmé roviny).
)
A jaký je výkon? Pokud se přidržíme obecných kategorií a informací z webu SolárníEnergie.info, zvládnou kapalinové kolektory bez selektivního provrstvení 250 – 400 kWh/m2 za rok, kapalinové kolektory se selektivním vrstvou 320 – 530 kWh/m2 za rok a vakuové trubicové kolektory 400 – 890 kWh/m2 za rok.
Ale já chtěl jen solární ohřev vody v bazénu...
Pokud máte takhle skromný a jasně definovaný cíl, netřeba investovat desítky tisíc do monster s nejistou budoucností i návratností. Pořiďte si jen lokální ohřev na solárně-termickém přístupu.
Nadzemní průtokovou jednotku, využitelnou u všech typů bazénu, jen napojíte na čerpadlo pískového filtru. Voda průběžně protéká sítí/systémem/panelem, který vodu prohřívá. Jednoduchost sama. S výkonem se přiblížíte 6 kubíkům vody za hodinu. Oteplení vody přitom funguje relativně lépe, čím chladnější voda v bazénu je. Cena oproti klasickým střešním kolektorů je méně než desetinová.
