Využitie slnečnej energie je v súčasnosti čoraz populárnejšie, a to nielen z ekologického, ale aj z ekonomického hľadiska. Solárne systémy, ako napríklad tie od spoločnosti Viessmann (Vitosol), umožňujú efektívne využívať slnečné žiarenie na ohrev teplej vody a podporu vykurovania. V tomto článku sa pozrieme na princíp fungovania solárnych trubíc, ich výhody a rôzne typy kolektorov, ktoré sa používajú na ohrev vody.
Využívanie solárnej energie so systémom VIESSMANN Vitosol
Kolektory z produktového radu Vitosol umožňujú využitie slnečnej energie. Využívajú sa buď len na ohrev teplej vody, alebo i na podporu ústredného vykurovania. Pri inštalácii nového vykurovacieho systému v rámci modernizácie by sa so solárnymi kolektormi Vitosol malo počítať už vo fáze plánovania. Investícia do solárnych kolektorov sa oplatí nielen z hľadiska úspory energie na ohrev teplej vody po finančnej stránke, ale aj z hľadiska šetrenia fosílnych palív. Inštalácia solárnych kolektorov je podporovaná i zelenou domácnosťou prostredníctvom dotácií. Navyše je to veľké plus pre životné prostredie.
Princíp solárneho ohrevu vody
Solárny ohrev vody je technológia, ktorá využíva slnečnú energiu na ohrev vody. Tento systém je ekologický a nákladovo efektívny spôsob, ako zabezpečiť teplú vodu v domácnostiach, komerčných objektoch a priemyselných aplikáciách. Solárny ohrev vody funguje na jednoduchom princípe využívania slnečného žiarenia na ohrev vody cez solárne kolektory.
1. Solárne kolektory
Solárne kolektory sú zariadenia navrhnuté tak, aby maximalizovali absorpciu slnečného žiarenia. Existujú dva hlavné typy:
- Ploché kolektory: Obsahujú plochý absorbér (zvyčajne čierny), ktorý má veľkú plochu na zachytávanie slnečnej energie.
- Trubicové kolektory: Využívajú vákuové trubice, ktoré poskytujú vynikajúcu izoláciu a minimalizujú tepelné straty.
Absorbér v kolektoroch prijíma slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo.
Prečítajte si tiež: Ohrievacie rúry do kuchyne
2. Prenos tepla
Keď absorbér zachytí slnečné teplo, je potrebné toto teplo preniesť do vody.
- Obehová kvapalina: V solárnych kolektoroch sa používa obehová kvapalina (zvyčajne nemrznúca kvapalina alebo voda), ktorá sa zohrieva v kolektoroch.
- Výmenník tepla: Voda v domácnosti priamo neprechádza solárnymi kolektormi, ale cez výmenník tepla, ktorý prenáša teplo z ohriatej obehovej kvapaliny na vodu.
Týmto spôsobom sa minimalizujú tepelné straty, a preto je solárny systém vysoko účinný.
3. Zásobník vody
Zohriata voda sa ukladá v zásobníku vody. Tento zásobník je izolovaný, aby sa minimalizovali tepelné straty. To zaručuje, že voda zostane teplá, aj keď sa nespotrebuje okamžite. Veľkosť zásobníka závisí od potrieb domácnosti alebo komerčného objektu.
4. Domáce využitie
Teplá voda je vedená do vodovodného systému domácnosti, kde je k dispozícii pre každodenné použitie.
Typy solárnych kolektorov
Spoločnosť Viessmann ponúka vo svojom produktovom rade dva typy slnečných kolektorov - ploché a trubicové kolektory. Oba premieňajú slnečnú energiu na tepelnú energiu pomocou absorbéra. Líšia sa však spôsobom vyhotovenia a fungovania. V praxi sa najviac využívajú dva druhy - ploché kolektory a trubicové kolektory. Vlastníci bazénov ešte veľmi často používajú bazénové plastové solárne absorbéry.
Prečítajte si tiež: Ochutnajte svet prostredníctvom pizze
Ploché kolektory
Ploché kolektory sú najčastejšie používané a pozostávajú z plochých dosiek, ktoré absorbujú slnečné žiarenie a ohrejú vodu, ktorá preteká cez ne. Pri plochých kolektoroch je namontovaná na absorbéroch medená rúrka meandrového tvaru, ktorou prúdi teplonosná kvapalina. Teplonosná kvapalina odoberá cez medenú rúrku teplo z absorbéra. Absorbér je obklopený vysoko tepelne izolovaným plášťom, čím sa minimalizujú straty tepla. Kolektor je zakrytý solárnym sklom.
Solárny kolektor je pokrytý špeciálnou absorpčnou vrstvou, ktorá pohlcuje čo najviac slnečných lúčov a len minimum odráža do okolia. Aby bol celý proces čo najefektívnejší, rúrky pre teplonosnú kvapalinu sú uložené v tepelne izolovanom ráme, prekrytom sklom. To chráni absorpčnú vrstvu pred mechanickým poškodením a zároveň vytvára vzduchovú izolačnú vrstvu.
Plochý solárny kolektor efektívne využíva na zachytenie slnečných lúčov až 90% svojej plochy.
Trubicové kolektory
Trubicové kolektory používajú vákuové trubice na zadržiavanie tepla a minimalizáciu tepelného úniku. Trubicové kolektory sa skladajú z trubíc, ktoré im dali názov. V každej vákuovej trubici je integrovaný absorbér s vysoko selektívnym povlakom. Absorbér zaručuje vysokú absorpciu slnečného žiarenia a nízke emisie tepelného žiarenia. Na absorbéri je namontovaná tepelná trubica, ktorá je naplnená odporujúcou sa kvapalinou.
Tepelná trubica je pripojená ku kondenzátoru. Kondenzátor je umiestnený vo výmenníku tepla s dvojitými rúrkami Duotec z medi. Tým sa zaručuje optimálny prenos tepla. Trubicové kolektory Vitosol obsahujú vysoko selektívne absorbéry, ktoré dosahujú vysokú účinnosť. Prispieva k tomu skutočnosť, že absorbéry sú umiestnené vo vnútri trubíc. To ich chráni pred poveternostnými vplyvmi a znečistením, čo následne umožňuje trvalo vysoké využitie energie.
Prečítajte si tiež: Časový spínač na rúre Beko: Návod
Trubicové solárne panely na ohrev vody majú naopak lepšie izolačné vlastnosti. Tento typ kolektorov je zložený zo sklených trubíc, v ktorých je už pri výrobe vytvorené vysoké vákuum. Avšak trubicové kolektory dokážu dosiahnuť vyššie tepelné zisky aj v chladnejšom počasí, pretože majú vďaka vákuovým trubiciam, ktoré udržujú vysoké percento zadržaného tepla, menšie tepelné straty.
Trubicový solárny kolektor efektívne využíva na zachytenie slnečných lúčov iba 50% svojej plochy.
Princíp tepelnej trubice
V trubicových kolektoroch Vitosol funguje systém ThermProtect - automatická ochrana proti prehriatiu. Znamená to, že kolektory sa vypnú, keď sa dosiahne určitá hraničná teplota. K tomu dochádza nezávisle od zloženia systému, nastavenia regulácie a polohy inštalácie kolektorov. Napríklad kryštalický absorpčný povlak kolektorov Vitosol 200-FM a 100-FM sa zmení hneď po prekročený teplotného limitu. Pri trubicových kolektoroch princíp zabezpečuje vypnutie v závislosti od teploty. Slnečná energia odparuje médium v tepelnej trubici, ktoré sa v kondenzátore opäť skvapalňuje. Výsledná tepelná energia sa odovzdáva do systému.
Pracovná látka prijíma teplo od slnečnej energie počas prechodu do plynného stavu. Para prechádza pozdĺž trubice do časti s nižšou teplotou.
Výhody solárneho ohrevu vody
Solárny ohrev vody prináša množstvo výhod, ktoré zahŕňajú:
- Zníženie nákladov na energiu: Solárne systémy využívajú slnečnú energiu, ktorá je zdarma, čím sa znižuje závislosť od elektrickej energie alebo fosílnych palív na ohrev vody. Pomocou slnečnej energie a solárnych kolektorov od ZSE si môžete zabezpečiť až 70% ročnej spotreby teplej vody sami a znížiť náklady na jej ohrev o polovicu. Slnečná energia a fotovoltika vám dokáže moderne a úsporne zabezpečiť vlastnú teplú vodu na sprchovanie a umývanie a dokonca ušetríte na jej ohreve 300 - 400 EUR ročne.
- Zníženie emisií CO2: Na rozdiel od tradičných vykurovacích systémov, ktoré sú často závislé na spaľovaní fosílnych palív, solárny ohrev vody produkuje energiu bez emisií skleníkových plynov. Na rozdiel od tradičných vykurovacích systémov, ktoré sú často závislé na spaľovaní fosílnych palív, solárny ohrev vody produkuje energiu bez emisií skleníkových plynov. Solárne systémy neprodukujú znečisťujúce látky ako oxidy síry alebo dusíka, ktoré sa bežne uvoľňujú pri spaľovaní fosílnych palív.
- Využitie obnoviteľného zdroja energie: Solárne systémy poskytujú domácnostiam možnosť využívať slnečnú energiu, ktorá je dostupná každý deň. Solárne ohrevové systémy sú mimoriadne spoľahlivé, keďže slnečné žiarenie je konštantný a predvídateľný zdroj energie, najmä v slnečných oblastiach.
- Nízka údržba: Solárne ohrevové systémy majú málo pohyblivých častí, čo znamená menej pravdepodobnosti porúch. Bežne vyžadujú len minimálnu údržbu, ako je pravidelné čistenie panelov a kontrola systémových komponentov.
- Dlhá životnosť: Solárne panely a kolektory sú navrhnuté tak, aby vydržali 20 až 25 rokov alebo viac, pričom mnohí výrobcovia poskytujú dlhodobé záruky na výkon.
Inštalácia a údržba
- Výber a inštalácia kolektorov: Vyberú sa vhodné solárne kolektory (ploché alebo trubicové) a nainštalujú sa na strechu alebo iné slnečné miesto. Produkty Vitosol sa rýchlo a jednoducho inštalujú. Dodávajú sa ako vopred zmontované moduly. Trubice sa dajú otáčať, čo výrazne uľahčuje výmenu jednotlivých trubíc.
- Inštalácia zásobníka a potrubia: Zásobník na ohriatu vodu a potrebné potrubia sa nainštalujú a pripoja k solárnym kolektorom.
- Testovanie a uvedenie do prevádzky: Po inštalácii sa systém testuje, aby sa zabezpečilo, že funguje správne a efektívne.
Sezónne solárne ohrievače vody
V Ázii sú populárne sezónne solárne ohrievače, ktoré tvoria väčšinu predávaných typov na trhu. Tieto ohrievače majú spoločný znak - slnečný kolektor tvorí batéria sklenených vákuovaných trubíc.
Existujú rôzne typy týchto ohrievačov, ktoré sa líšia konštrukciou a spôsobom fungovania:
- Gravitačné solárne ohrievače: Tieto ohrievače sú konštrukčne najjednoduchšie a najlacnejšie. Zásobník tvorí jednoduchý valec, do ktorého sú cez silikónové tesnenia zastrčené sklenené trubice. Priemer sklenej trubice je obyčajne 58 mm, čo umožňuje vytváranie veľmi dobrého samotiažného efektu. Medzi zásobníkom a kolektorom cirkuluje priamo pitná voda, no systém je beztlakový, čo môže byť v niektorých prípadoch nevýhodou.
- Ohrievače s heat-pipe trubicami: Pri konštrukcii tohto typu sezónneho ohrievača sa spojili heat-pipe trubice s požiadavkou privádzať do zásobníka priamo tlakovú vodu z mestského vodovodu. Tieto ohrievače sú vybavené ventilom chrániacim zásobník proti nadmernému tlaku a prehriatiu. Problémom môže byť tzv. „chod na prázdno“, kedy heat-pipe trubice dosahujú vysoké teploty, čo môže viesť k poškodeniu puzdier trubíc.
- Ohrievače s prietokovým ohrevom: Tieto ohrievače predstavujú kompromis medzi možnosťou využívať priamo tlakovú vodu a jednoduchosťou ohrievača. Kolektor ohrievača tvoria iba sklenené trubice bez heat-pipe, čím sa dosahuje dobrý samotiažný efekt. Zároveň ponúka možnosť priamo pripojiť vodu z mestského vodovodu skrz výmenník integrovaný do zásobníka. Výmenník tvorí stočená medená rúra a do nej privádzaná voda sa ohrieva prietokovým spôsobom.
Kto by mohol mať záujem o sezónny ohrievač vody?
Z praxe môžem povedať, že sú to hlavne dve skupiny ľudí:
- Tí, ktorí vykurujú svoj dom drevom a majú i dobrý (a lacný) prístup k palivovému drevu. Týchto ľudí totiž netrápi obdobie zimy kedy si drevokotlom vedia zabezpečiť i teplú vodu pre sprchovanie, týchto ľudí viacej trápi obdobie leta, kedy musia kvôli teplej vode rozkurovať kotol alebo vodu zohrievať elektricky čo je málo ekonomické.
- Ľudia, ktorí buď nechcú investovať do celoročného solárneho systému alebo naň jednoducho nemajú peniaze no zároveň by chceli využívať to čo im Slnko zadarmo ponúka.