Jak využít solární panely aneb dopřejte své dřevostavbě energii ze Slunce!

Dagmar Šimonová | Úterý, 06. březen 2018 |

Možností, jak využívat alespoň malou část ohromné síly nejbližší hvězdy naší planety, je hned několik. Slunce je neuvěřitelně působivým zdrojem energie, z níž se na Zemi dostane už jen minimální část. Přesto je v oblasti nízkoenergetické a pasivní výstavby jedním z hlavních zdrojů tepla, který významně šetří ekologické i ekonomické zdroje každého člověka.

Nejrozšířenějším způsobem využití sluneční energie jsou takzvané pasivní solární zisky, které ve větší či menší míře využívá téměř každý člověk. Jedná se o energetický výnos ze slunečního záření, které pronikne do domu zavřenými okny. Tyto zisky jsou v zimě nesporným přínosem, v létě však mohou obtěžovat, zejména v nedostatečně izolovaných dřevostavbách. Proto se dnes veškerá nízkoenergetická výstavba zaměřuje především na vhodnou orientaci domu, maximalizování prosklených ploch směrem k jihu a zároveň promyšlený systém jejich stínění v letních měsících.

Druhy solární systémů pro dnešní dřevostavbu

Poněkud sofistikovanějším způsobem využití sluneční energie jsou fototermické solární systémy: slunce ohřívá vodu, která jako distribuční médium dopraví teplo tam, kde ho přesně potřebujeme. Posledním a technicky nejsložitějším způsobem jsou pak systémy fotoelektrické, kde speciální fotovoltaické články přeměňují energii slunce na energii elektrickou. Blíže se podíváme na střední a zatím nejvyužívanější variantu – fototermické, nebo chcete-li fototermální systémy, které v oblasti rodinného bydlení dosahují zajímavých výsledků.

Jak ohřát dřevostavbu aneb co všechno dokáže Slunce

Výkon Slunce jako zdroje energie je zhruba 4×1026 W, z čehož na Zemi dopadá asi jen 45 miliardtin. Intenzita přímého slunečního záření je vždy velmi závislá na směru dopadu paprsků, intenzita difuzního záření je stejná ve všech směrech. Za jasného slunečného dne tak může celkové sluneční ozáření dosahovat hodnot 800-1000 W/m2. Samozřejmě ne všude: nejperspektivnější oblastí je v tomto smyslu jižní Morava, nejhůře jsou na tom severní Čechy. Fototermický solární systém můžeme používat jak na ohřev teplé vody, tak na vytápění.

Solární panely – nejdůležitější součást systému

Solární panely jsou nejdůležitější a také v podstatě jedinou viditelnou částí celého systému. Nejčastěji mají formu plochého selektivního kolektoru, který je složen – velmi obecně řečeno – z rámu s izolací, uvnitř uloženého trubkového registru a na něm navařeného plechového absorbéru. Povrch absorbéru tvoří selektivní vrstva z kompozitu keramiky a kovu, která snižuje tepelné ztráty a přitom zajišťuje vysokou pohltivost slunečního záření. Celý kolektor je zasklený a využívá tak skleníkového efektu – absorbér „naláká" sluneční záření pod zasklený povrch a ten ho pak už nepustí ven. Účinnost kolektoru je samozřejmě podmíněna jeho optickými a tepelnými ztrátami. Proto se používá speciální sklo a registr s absorbérem se izoluje. Klasický solární panel o velikost asi dvou metrů čtverečních a tloušťce pěti centimetrů dosahuje tepelných zisků okolo 300- 500 kWh/m2 za rok.

Zasklení kolektoru bývá obvykle 3-4 mm silné, odolává sněhu i krupobití a mělo by unést váhu stojícího člověka. Jedná se o skla s nízkým obsahem železa, která silně omezují optické ztráty. Pro zvýšení účinnosti kolektoru je možné použít i sklo se speciální úpravou. Pokud kolektor instalujeme v létě nebo je nějakou dobu vyřazen z provozu, je vhodné ho zakrytím chránit před přehříváním.

Méně často se lze setkat s trubicovými vakuovými kolektory, jejichž tepelné zisky jsou vyšší – pohybují se okolo 380-760 kWh/m2rok. Jakkoli jsou náklady na pořízení trubicových kolektorů vyšší, mají jednu nezanedbatelnou výhodu: slunce svítí na jejich povrch neustále kolmo, proto jsou i zisky vyšší. Absorbér obsažený uvnitř trubice může mít kulatý nebo plochý tvar. Kulatý je samozřejmě účinnější ale dražší, plochý je na pevno natočen na převládající směr slunce. Pro jímání slunečních paprsků je nutné natočit pouze absorbér, nikoliv celý kolektor, takže zařízení může být šikovně skryto například za atikou.

Nejdůležitější je sklon a orientace kolektoru

Životnost kolektorů je zhruba 20-25 let a jejich hmotnost kolem 40-60 kg. Můžeme je umístit na střechu, zahradu nebo i svislou fasádu, tam ale nebudou mít takovou účinnost. Na střeše rodinných domů se mohou objevit dvěma různými způsoby – na samonosné konstrukci, nebo integrované do střešního pláště.

Protože v souvislosti s různou výškou slunce na obloze v různých ročních obdobích se mění i ideální sklon kolektorů (60-75 stupňů v zimě, 30-35 stupňů v létě), volí se při instalaci většinou zlatá střední cesta, tedy zhruba 45 stupňů. Kolektory umístěné na svislé fasádě budou tedy relativně účinné v zimě, ale naopak jen málo v létě. Takový kolektor bude vhodnější používat pro vytápění.

Z hlediska orientace vůči světovým stranám je ideální samozřejmě jih. Menší odchylka od přesného zeměpisného jihu samozřejmě není na závadu, natočení k východu nebo západu už ale účinnost sníží na 70 až 80 procent. Bez zajímavosti není, že kolektor se sklonem menším než 45 stupňů orientovaný na sever bude mít účinnost nulovou.

Cirkulace v uzavřeném okruhu

Jak tedy celý systém funguje? Zjednodušeně řečeno je kolektor naplněn kapalinou – teplonosným médiem, většinou nemrznoucí směsí, která proudí v uzavřeném okruhu. Výměník na konci okruhu je zaveden do zásobníku tepla, kde předá svou energii do vody v zásobníku.

Součástí systému je čerpadlová skupina s čerpadlem a expanzní nádobou. Pokud slunce nesvítí, čidlo čerpadlo vypne.

Životnost zásobníku tepla souvisí vždy s kvalitou jeho vnitřního povrchu, který se vyrábí z nerezu, teflonu nebo keramiky a je nezanedbatelnou cenovou položkou, která ale u většiny výrobců nebývá uváděna jako součást katalogové ceny systému. Dalšími výraznými položkami jsou cena za projekt (cca 10 procent) a za instalaci (cca 15 procent).

Je možné solární kolektory integrovat i do střešního pláště a má takové řešení nějaká specifika?

Solární kolektory, které nabízí naše firma, lze integrovat do krytiny, jejich montáž je rychlá a jednoduchá, protože rozměry kolektoru jsou přizpůsobeny krytině – tím pádem odpadá řezání tašek a kolektory se nemusí dodatečně oplechovat. Lze je ale samozřejmě použít i pro jiné typy střešních krytin. U kolektoru integrovaného do krytiny dochází k úspoře množství střešních tašek a dosažení estetičtějšího vzhledu, jeho použití je ale omezeno sklonem a orientací střechy. Nadstřešní solární kolektory mají v tomto směru výhodu, lze je nastavit do optimálního sklonu a zvýšit tak jejich účinnost.

Jakou kapalinou se plní solární kolektory a jak často se musí měnit. Nepředstavuje tato kapalina zátěž pro životní prostředí?

Solární okruh propojující kolektory se zásobníkem teplé vody nebo akumulační nádrží je zapotřebí plnit nemrznoucí směsí, protože kolektor je v zimě vystaven mrazu a při zmrznutí vody by došlo k defektům systému. Nejčastěji se jedná o nemrznoucí kapalinu na bázi propylenglykolu, která je naředěna s vodou tak, aby k tuhnutí kapaliny začalo docházet teprve při cca – 20 °C a k úplnému zamrznutí při – 40 °C. Stav nemrznoucí kapaliny se kontroluje v rámci pravidelných servisních prohlídek jednou ročně a k její výměně dochází po pěti až sedmi letech. Použitou kapalinu je nejvhodnější odevzdat ve sběrném dvoře.

Jakým způsobem se zajistí kolektory, když na delší dobu opouštím dům? Hrozí jim nějaké riziko?

Nehrozí. Při výrobě kvalitních solárních kolektorů jsou běžně použity takové komponenty, které bez problémů odolají vysokým teplotám, navíc dnešní regulace také umožňuje řadu opatření, díky kterým k přehřívání vůbec nedochází. Například se jedná o funkci tzv. nočního vychlazování, kdy se v noci spustí oběhové čerpadlo solárního okruhu a zásobník teplé vody se tímto způsobem ochladí (vyzáří energii přes kolektor). I při výpadku čerpadla, však k žádným škodám na systému nedochází.

Hodnocení uživatelů: 5 / 11
Líbil se Vám článek?110