✅ Co to je a jak funguje solární kolektor? Jak fungují solární kolektory?
Solární kolektory jsou zařízení pro získávání tepelné energie ze slunce. Zdá se, že největší boom mají již za sebou a že zájem lidí se více přesunul k fotovoltaickým panelům. Nicméně ukazuje se, že dnes se fotovoltaika vyplácí pomaleji (což souvisí s novým systémem účtování vložené elektrické energie do systému) - důsledkem toho se solární kolektory opět staly předmětem zájmu. Ostatně vlastnictví solárních kolektorů není alternativou k fotovoltaickým panelům - oba systémy se mohou skvěle doplňovat. O tom a o několika dalších otázkách týkajících se solárních kolektorů, jejich fungování a rentability se budeme zabývat v tomto článku.
Nejprve je třeba poznamenat, že mnoho laiků zaměňuje solární kolektory s fotovoltaickými panely, tedy s FV. Obě zařízení využívají sluneční energii, ale jejich konstrukce, princip fungování a účel instalace jsou zcela odlišné.
Solární kolektor se instaluje proto, aby zachycoval sluneční energii a předával ji na ohřev vody. Díky tomu se solární kolektory používají k ohřevu TUV, tedy teplé užitkové vody. Zřídka se používají také k ohřevu vody v topném systému, ale spíše jako podpůrný systém.
Mezitím fotovoltaické panely jsou elektrická zařízení. Jsou to panely obsahující fotovoltaické články, které pod vlivem slunečního záření produkují elektřinu. Elektrická energie je pak pomocí zařízení nazývaných invertory přizpůsobena napětí v domě, tedy 220-240V. Tato elektrická energie může být následně použita pro libovolný účel.
✅ Shrnutí - solární kolektory slouží k ohřevu vody, zatímco fotovoltaické panely k výrobě elektrické energie.
Konstrukce solárního kolektoru se může lišit v závislosti na modelu, ale všechny fungují na stejném principu, takže jejich stavba musí být podobná. Hlavními prvky, které musí každý solární kolektor obsahovat, jsou: absorber a trubky.
Absorber je v podstatě hlavní prvek solárních kolektorů, který zajišťuje příjem slunečního tepla. Nejčastěji jsou absorbery vyrobeny z mědi nebo hliníku.
Absorber je ve skutečnosti povrch pokrytý speciální vrstvou, která zvyšuje schopnost absorpce tepla. Když na absorber dopadají sluneční paprsky, zahřívá se a toto teplo je předáváno kapalině protékající solárním kolektorem. Tato kapalina je prostě voda, která se tímto způsobem ohřívá. Pro úplné informace je třeba dodat, že obvykle se nejedná jen o vodu, ale o směs vody a nemrznoucí kapaliny (tzv. glykol), aby se zabránilo zamrznutí kolektoru v zimě. Tato kapalina je pak transportována dále za účelem předání tohoto tepla do TUV.
Trubky solárních kolektorů mají za úkol odebrat teplo z absorbera a přenést ho do systému, obvykle do zásobníku teplé užitkové vody, aby se ohřála.
Kromě těchto dvou prvků mají solární kolektory také několik méně charakteristických prvků, samozřejmě každý solární kolektor má také obal, který má za úkol chránit kolektor před ztrátou tepla směrem ven (aby se více tepla dostalo do TUV). Obal je obvykle dobře izolován.
Celek je pokrytý tvrzeným sklem, které je vybráno tak, aby odolalo povětrnostním podmínkám, včetně extrémních, jako je krupobití, ale zároveň aby nebránilo absorpci tepla.
✅ Jaký je princip fungování solárního kolektoru?
Když známe konstrukci, v zásadě známe i princip fungování solárního kolektoru a můžeme odhadnout, jak funguje. Princip fungování solárních kolektorů je velmi jednoduchý. Ohřátá kapalina, která se nachází v trubkách, dosahuje díky slunečnímu záření velmi vysokých teplot. Ohřátá kapalina pak proudí do zásobníku teplé užitkové vody (TUV) a nyní zbývá jen předat toto teplo vodě v zásobníku, kterou využívají obyvatelé domu.
Samozřejmě, protože v trubkách je voda s nemrznoucí kapalinou, nemůže tento roztok přímo vstoupit do zásobníku. Prochází přes výměník tepla v zásobníku, ohřívá vodu, ale nemísí se s ní. Celý proces probíhá cyklicky a oběh horké vody ze solárních kolektorů je zajišťován oběhovým čerpadlem.
Někdy se stává, že zásobník nemá volný výměník tepla (teplosměnná spirála), ke kterému by mohl být připojen okruh solárních kolektorů. Starší zásobníky často mají pouze jeden výměník tepla, který je obvykle již využit pro hlavní zdroj tepla (pro účely tohoto článku to může být kotel). Co dělat v takovém případě? Je třeba vyměnit zásobník?
Řešením je výměna zásobníku za nový, který má dve teplosměnné spirály. To je však výhodné pouze v případě, že by náš zásobník měl stejně brzy dosloužit a připravovali jsme se na jeho výměnu. Pokud je však náš zásobník teplé vody v dobrém stavu, nevyplatí se ho odstraňovat. Místo toho, abychom vydali velkou částku na výměnu zásobníku, je lepší jednoduše koupit doskový výměník pro solární kolektory, který stojí jen 2000-3500 korun. Díky němu můžeme „přidat“ další okruh do okruhu TUV od topného kotle.
Podobně jako u fotovoltaických panelů hraje velmi důležitou roli jejich správné umístění s odpovídajícím úhlem sklonu. Důležité je umístění na místě s vysokým slunečním zářením, takže se doporučuje instalace na jižní straně střechy. Pokud uspořádání střechy neumožňuje orientaci přímo na jih, lze zvážit jihozápadní nebo jihovýchodní stranu, které jsou rovněž vhodné pro naše klimatické podmínky.
Také v tomto případě, podobně jako u fotovoltaických panelů, má úhel sklonu kolektorů vliv na účinnost absorpce tepla. V případě solárních kolektorů zde vznikají komplikace, protože mnoho odborníků doporučuje jiné úhly nastavení v létě a jiné v zimě. Jako zajímavost můžeme uvést, že existují systémy, které automaticky a bez obsluhy mění úhel sklonu v závislosti na ročním období, avšak při vytváření solárního systému pro rodinný dům by to nebylo rentabilní.
☑️ V létě je optimální hodnota úhlu nastavení kolektoru na střeše přibližně 30°.
☑️ V zimě je optimální úhel nastavení solárních kolektorů přibližně 60°. Zajišťuje to také účinné samočisticí vlastnosti kolektorů při sněžení.
✅ Optimální se tedy zdá přístup zaměřený na nastavení kolektorů na úroveň přibližně 40°. Ve většině případů není nutné nastavovat solární kolektor pro zimní podmínky, protože v zimě bude naše TUV stejně ohříváno hlavním zdrojem tepla (kotel, tepelná čerpadla atd.). Samozřejmě v konkrétních podmínkách je možné rozhodnout se pro jiné průměrné úhly, například 45°, které také fungují dobře.
_________________
Zveme vás k prohlédnutí naší nabídky deskových výměníků pro solární kolektory.
Tekutá tepelná média – voda nebo glykol?
Solární kolektory na ohřev vody - nejčastější otázky a odpovědi
Jaké výhody přináší solární sada pro ohřev vody v malých domácnostech?
Akumulační nádrž 1000L – jak optimalizovat její účinnost během intenzivní topné sezóny?
Jak připojit solární kolektor k bojleru? Praktické tipy
Glykol pro solární systémy – jaký vybrat a jak ho používat?
Zanechat komentář