Solární vytápění

Bydlení

Zveřejněno dne 28.3.2013

Systém aktivního solárního vytápění využívá solární energii k ohřevu kapaliny nebo vzduchu a vzniklé solární teplo přenáší přímo do vnitřních prostor nebo do úložného systému na pozdější použití. Pokud solární systém nezajistí dostatečné vytápění prostor, používá se pomocný nebo zálohový zdroj tepla, který dodatečné teplo poskytne. Nejvíce používané jsou kapalné systémy, které jsou součástí topného systému pro sálavé vytápění, pro ohřev teplé vody v kotlích a rozvod tepla radiátory, a dokonce i pro tepelná čerpadla.



Kapalinové aktivní solární vytápění

Solární kapalinové kolektory jsou nejvhodnější pro ústřední vytápění. Fungují stejně jako domácí sluneční systémy pro ohřev vody. Nejčastější jsou ploché kolektory, ale k dispozici jsou také vakuové trubice a koncentrované kolektory. V kolektoru přenáší teplo „pracovní” tekutina, jako je voda, nemrznoucí směs, nebo jiné typy kapaliny, pohlcující sluneční teplo. Ve vhodný okamžik sepne regulátor oběhového čerpadla, pro pohyb tekutiny v kolektoru.

Kapalina v kolektoru protéká rychle, takže se její teplota zvyšuje pouze o  5,6 až 11°C. Ohřev menšího množství kapaliny, na vyšší teplotu, zvyšuje tepelné ztráty z kolektoru a snižuje účinnost systému. Kapalina proudí buď do skladovací nádrže, nebo přímo do výměníku tepla pro okamžité použití. K ostatním součástem systému patří potrubí, čerpadla, ventily, expanzní nádoby, výměník tepla, skladovací nádrže a ovládací prvky.

Akumulace tepla v kapalinových systémech

Kapalinové solární systémy uloží sluneční teplo v nádržích s vodou, nebo ve zdivu sálavého deskového topného systému. Z nádržových systémů jsou pak teplé pracovní kapaliny distribuovány do výměníku tepla.

Nádrže jsou tlakové nebo beztlaké, záleží na celkové konstrukci systému. Před výběrem akumulačních nádrží zvažte náklady, velikost, odolnost, kde bude umístěna (zda například ve sklepě nebo venku) a jak ji nainstalujete. Pokud vám nádrž svou velikostí neprojde stávajícími dveřmi, budete ji muset postavit na místě. Nádrže mají také limity pro teplotu a tlak, které musí budova splňovat. Měli byste také zvážit, kolik izolace bude nutné, aby se zabránilo nadměrným tepelným ztrátám, a jaký druh ochranného povrchu je zapotřebí, aby se zabránilo korozi nebo úniku.

Speciální nebo vlastní nádrže mohou být nutné v systémech s velkými požadavky na úložiště. Obvykle jsou z nerezové oceli, sklolaminátu nebo vysoko tepelného plastu. Nádrže mohou být také betonové nebo dřevěné. Každý typ nádrže má své výhody a nevýhody a všechny typy vyžadují své umístění podle jejich velikosti a hmotnosti. Mnohem praktičtější také může být použití několik menších nádrží, než jednu velkou. Nejjednodušší možností úložného systému je použít standardní, domácí ohřívače vody. Odpovídají požadavkům tlakových nádob, jsou uzpůsobeny k potlačení koroze a snadno se instalují.

Distribuce tepla v kapalinových systémech

Pro distribuci slunečního tepla můžete použít podlahové vytápění, teplovodní podlahové lišty nebo radiátory, nebo ústřední systém cirkulace vzduchu. V podlahových systémech cirkuluje solárně vyhřátá kapalina trubkami, vloženými v tenké betonové desce podlahy, která pak vyzařuje teplo do místnosti. Podlahové vytápění je pro kapalinové solární systémy ideální, protože dobře funguje při relativně nízkých teplotách. Deska je obvykle ukončena dlažbou. Podlahové systémy déle vytápějí dům z takzvaného studeného startu, než jiné druhy rozvodů tepla, poté, co jsou v provozu, však poskytují srovnatelnou úroveň tepla. Koberce a koberečky snižují účinnost podlahového vytápění, více informací naleznete na stránkách sálavé vytápění. Pečlivě navržený systém nepotřebuje samostatný zásobník tepla, i když je většinou používán pro regulaci. Jako zálohy tepla lze instalovat konvekční kotle nebo dokonce standardní, domácí ohřívače vody.

Teplovodní podlahové lišty vyžadují teplotu vody mezi 70 a 80°C, aby účinně vytápěly místnost. Obecně platí, že ploché kapalinové kolektory přenášejí a distribuují tekutinu o teplotě mezi 30 a 50°C. Proto podlahové lišty nebo radiátory zásobované solárními systémy vyžadují, aby plocha podlahové lišty nebo radiátoru byla větší, tím se zvýší zálohový systém ohřáté kapaliny, nebo pak musí být ploché kolektory nahrazeny například trubicovými kolektory, kde je teplota ohřáté kapaliny vyšší.

Existuje několik možností, jak začlenit kapalinové systémy do topného systému cirkulací vzduchu. Základní záměr je umístit výměník tepla nebo ohřívač v hlavní místnosti. Vzduch vracející se z obytných prostor je ohříván prouděním ve výměníku tepla. Spirála musí být dostatečně velká, aby přenesla dostatečné množství tepla do vzduchu, při nižší provozní teplotě kolektoru. Další teplo je dle potřeby dodáváno z pece.


Vzduchové solární vytápění

Solární topné systémy používají vzduch jako plynulý přenos solární energie. Solární vzduchové kolektory mohou přímo vytápět jednotlivé místnosti, nebo mohou popřípadě ohřívat proniknutý vzduch do ventilátoru, nebo být zdrojem vzduchu tepelného čerpadla, prostřednictvím cívky.

Vzduchové kolektory produkují teplo dříve a zároveň déle než kapalinový systém, tímto mohou produkovat více použitelné energie během topné sezóny, než kapalinové systémy stejné velikosti. Také na rozdíl od kapalinových systémů jsou systémy stlačeného vzduchu chráněny před mrazem a drobné úniky, z kolektoru nebo přívodního potrubí, nezpůsobují výrazné problémy, i když dojde ke snížení výkonu. Nicméně, vzduch je méně účinné přenosné zařízení tepla než kapalina, takže solární kolektory vzduchové pracují při nižší účinnosti, než kapalinové solární kolektory.

Ačkoliv některé rané vzduchové solární systémy používaly vyhřáté kameny (lože hornin) k uchovávání energie, přesto není tento způsob doporučován, protože je neefektivní, může způsobovat problémy s kondenzací a plísněmi v loži hornin a má nežádoucí účinky, této vlhkosti a plísní, na kvalitu vzduchu.

Solární vzduchové kolektory jsou často zabudovány do stěn nebo střech, bývají skryté. Například mohou být pod taškami na střeše, kde je při proudění vzduchu využíváno teplo absorbované do tašek.

Většina topných solárních systémů jsou ohřívače vzduchu přímo v místnosti, ale i relativně nová zařízení vzduchových kolektorů mají omezené použití v domácnostech.

Ohřívače vzduchu v místnosti

Vzduchové kolektory pro vytápění jednoho nebo více pokojů lze instalovat na střechu nebo na vnější zdivo (směrované na jih). Přestože jsou k dispozici pro instalaci tovární kolektory, jste-li kutil, můžete se rozhodnout postavit a instalovat svůj vlastní vzduchový kolektor.

Kolektor se skládá z vzduchotěsného, izolovaného rámu a černé kovové desku, která absorbuje teplo přes sklo před ní. Sluneční záření ohřívá desku, která ohřívá vzduch v kolektoru. Ventilátor táhne vzduch z místnosti do kolektoru a vyfukuje ho zpět do místnosti. Střešní kolektory vyžadují potrubí, jimž proudí vzduch mezi jednotlivými místnostmi. Nástěnné kolektory jsou umístěny přímo na jižní zdi a otvory jsou prořezány stěnou, pro přísun vzduchů do kolektorů a dodávku tepla to místnosti.

Jednoduché boxy okenních kolektorů se vejdou do stávajícího okenního otvoru. Mohou být aktivní (pomocí ventilátoru) nebo pasivní. U pasivních typů vzduch vstupuje do spodní části kolektoru, zahříváním se zvedá a proudí do místnosti. Přepážka nebo klapka zabraňuje proudění vzduchu z místnosti zpět do panelu, když nesvítí slunce. Tyto systémy poskytují pouze malé množství tepla, protože plocha kolektoru je poměrně malá.

Absorbující vzduchové kolektory

Absorbující vzduchové kolektory používají jednoduchou technologii pro zachycení sluneční teploty, na vyhřátých budovách. Kolektory se skládají z tmavých, perforovaných plechů, instalovaných v průběhu stavby na jižní zdi. Prostor vzduchu je vytvořen mezi starou zdí a novou fasádou. Tmavá vnější fasáda absorbuje sluneční energii a ve slunné dny rychle ohřívá vzduchovou kapsu, i když je venkovní vzduch studený.

Ventilátor čerpá přiváděný vzduch do budovy přes malé otvory v kolektorech a ze vzdušných prostorů mezi kolektory na jižní stěně. Solární energie ohřívá vzduch v absorbovaných vzduchových kolektorech až o 4,5°C. Na rozdíl od jiných technologii, pro vytápění vnitřních prostor, absorbující vzduchové kolektory nevyžadují drahé zasklení.

Absorbující vzduchové kolektory jsou nejvhodnější pro velké budovy s maximem větracích zařízení, což je skutečnost, která z nich dělá, v dnešní době dobře utěsněných domů, nevhodné. Nicméně malé absorbující vzduchové kolektory mohou sloužit k předehřátí vzduchu, proudícího do ventilátoru obnovy tepla, nebo by mohly zahřát vzduch v cívce, která je zdrojem tepla vzduchového čerpadla, zlepšit jeho účinnost a komfortní úroveň pro chladné dny. Žádné informace, k nákladové efektivnosti pomocí absorbujících vzduchových kolektorů, v současné době nejsou k dispozici.


Ekonomika a další výhody aktivního solárního systému

Aktivní solární systémy jsou nejvíce nákladově efektivní v chladném podnebí s dobrými solárními zdroji, pokud jsou distribuce paliv, jako je elektřina, propan či olej dražší. Některé státy mají daně z prodeje, daně z příjmů, či odpočty, daň z nemovitosti nebo srážky za solární energetické systémy.

Náklady na aktivní solární systémy se budou lišit. Běžně dostupné kolektory mají záruku 10 let a více a měly by těch 10 let a déle snadno fungovat. Ekonomika aktivního systému prostorového vytápění se zlepší, pokud vám systém bude ohřívat také užitkovou vody, protože jinak nečinné kolektory, mohou v létě fungovat alespoň takto.

Vytápění vašeho domova s aktivním systémem sluneční energie může významně snížit vaši spotřebu paliva v zimě. Solární topné systémy také sníží množství znečištění ovzduší a emisí skleníkových plynů, které plynou s používání paliv pro vytápění nebo výrobu elektřiny.


Výběr a dimenzování solárního systému

Výběr vhodného solárního systému závisí na faktorech, jako je umístění, vzhled a potřeby vytápění vašeho domu. Mohou vás svazovat omezené možnosti, například, když majitel domu nebo sdružení instalaci solárních kolektorů na některých částech vašeho domu neumožní.

Místní klima, typ, účinnost a plocha kolektorů určí, kolik tepla může solární systém poskytnout. Obvykle nejúspornějším návrhem je, aby aktivní systém poskytl 40 až 80%, z potřebného vytápění domu. Systém poskytující méně než 40% potřebného tepla jsou jen výjimečně nákladově efektivní, kromě případů, kdy je pomoci solárních kolektorů ohříván vzduch v jednom nebo dvou pokojích, kde není vyžadována akumulace tepla. Dobře navržené a izolované domy, které zahrnují pasivní solární techniky, budou vyžadovat méně nákladné topení všeho druhu a mohou potřebovat velmi malé doplňkové teplo.

Kromě toho, že navrhnutí aktivního systému k dodávce dostatečného tepla na 100% času není obecně praktické, ani efektivní, většina stavebních řádů a hypotečních úvěrů vyžaduje záložní topný systém. Doplňující nebo záložní systémy dodávají teplo, když sluneční soustava nemůže nároky na topení splnit. Zálohy mohou být poskytovány kamny na dřevo s konvekčním systémem, či ústřední topení.


Ovládání solárního systému

Ovládací prvky pro solární systémy jsou obvykle složitější, než klasické systémy vytápění, protože mají analyzovat více signálů a ovládat více zařízení (včetně konvekčního, zálohového topného systému). Solární systém používá senzory, přepínače, a také motory pro provoz systému. Systém využívá další ovládací prvky, aby nedošlo k zamrznutí nebo extrémně vysoké teplotě v kolektorech.

Srdcem kontrolního systému je diferenční termostat, který měří rozdíl v teplotě mezi kolektory a úložným zařízením. Když jsou kolektory o 5,6 až 11°C teplejší než úložné zařízení, termostat sepne čerpadlo pro cirkulaci vody, nebo ventilátor k proudění vzduchu.

Obsluha, výkon a náklady na tyto zařízení se liší. Některé řídící systémy monitorují teploty v různých částech systému, což pomáhá určit, jak vše funguje. Nejvíce sofistikované systémy používají mikroprocesory, které řídí a optimalizují přenos tepla do domu.

Je možné solární panel použít k napájení nízkého napětí stejnosměrného proudu ventilátoru (pro vzduchové kolektory) nebo čerpadla (u kapalinových kolektorů). Výkon solárních panelů porovnává zisk solárního tepla ze solárních kolektorů. Při pečlivém dimenzování, jsou ventilátory nebo otáčky čerpadla optimalizovány, pro dosažení efektivity. Během špatných slunečních podmínek je funkce ventilátoru nebo čerpadla pomalá, a při vysokém slunečním záření, běží rychleji.

Solární systém s dobíjecí baterií, může dodávat energii pro provoz centrálního topení, pokud je pro velké systémy drahá. Zajišťuje také, že systém bude fungovat v případě výpadku veřejné sítě.


Stavební prvky, smlouvy a předpisy pro solární systémy

Před instalací solárního systému byste měli prozkoumat místní stavební a územní předpisy, jakož i zvláštní předpisy, týkající se umístění. Budete pravděpodobně potřebovat stavební povolení, pro instalaci solárního energetického systému, na stávající budovu.

Ne každá komunita nebo obec vítá, v obytných oblastech, zařízení pro obnovitelné zdroje energie. I když je to často kvůli neznalosti novinek systémů, pro obnovitelné zdroje energie. Je nutné dodržovat postupy povolené pro instalaci systému.

Otázky stavebního, či územního úřadu, o dodržování instalací solárního systému, jsou typickým problémem. Mezi běžné problémy majitelů domů, které jsou ve stavebních předpisech, patří následující:

  • překročení zatížení střechy;
  • nepřijatelné výměníky tepla;
  • nesprávné zapojení;
  • protiprávní manipulace s použitím pitné vody.

Mezi potencionální územní otázky patří tyto:

  • zabrání bočních metrů;
  • rychlostavitelné, nedovolené výčnělky na střechách;
  • umístění systému příliš blízko do ulic nebo hranic.

Závazně je také vyžadováno, dodržovat zvláštní oblastní předpisy pro místní obce, útvary, nebo sdružení pro majitelé domu. Tyto přísliby, historické okresní předpisy, či povodňová ustanovení lze snadno přehlédnout. Chcete-li zjistit, co je potřeba pro místní soulad, obraťte se na místní příslušnosti v územním plánování a stavebnictví, veškeré majitelé domu, útvary, sousedy a komunitní sdružení.


Instalace a údržba vašeho solárního systému

Jak dobře aktivní, solární, energetický systém vybudujete, závisí na efektivním umístění, návrhu systému, instalaci a stejně také na kvalitě a trvanlivosti jednotlivých složek. Dnešní kolektory a ovládací prvky jsou vysoce kvalitní, ale stále může být problém, najít zkušeného dodavatele, který umí řádně navrhovat a instalovat.

Jakmile je systém na místě, musí být řádně udržován tak, aby byla optimalizována jeho výkonnost a zabránilo se jeho nefunkčnosti. Různé systémy vyžadují také různé typy údržby, měli byste si nastavit harmonogram úkolů údržby, které výrobce doporučuje.

Většina solárních ohřívačů kapaliny bývá automaticky zahrnuta do pojistné smlouvy vašeho domu. Nicméně, poškození mrazem nebývá do pojistky zahrnováno. Obraťte se na pojišťovnu a zjistěte, co nabízí. I když vaše pojištění bude zahrnovat solární systémy, uděláte nejlépe, když budete pojišťovnu informovat, že vlastníte nové systémy.

Solární panely cena

Autor: © Nina Oplová

Foto: © Pujanak

referenční odkaz

VINŠOVÁ, Nina. Solární vytápění [online]. ČeskéNápady.cz, 2013-03-28. Dostupné online.


Tento článek si během posledních třiceti dnů přečetlo 8 lidí.


Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Facebook    Twitter    Digg   

Poslat emailem

Vytisknout článek


přidejte sem svůj komentář

Nenašli jste zde přesně to, co jste hledali? Zeptejte se na to ostatních. Určitě Vám pomohou.
Ke svému dotazu použijte tento formulář.


Jméno
E-mail
Nadpis
Komentář
Všechna políčka formuláře je třeba vyplnit!
Připojit fotku
přehled komentářů
K článku zatím nebyl napsán žádný komentář.

zajímavé články
zaměření článku



Sitemap | RSS