Komponenty solárneho systému
Okrem samotných kolektorov sú pre správnu funkciu solárneho systému potrebné ďalšie komponenty. Pod pojem príslušenstvo kolektora zahrňujeme tie časti primárneho okruhu, ktoré slúžia na prepojovanie kolektorov navzájom a na pripojovanie kolektorov k ostatným častiam solárneho systému. Ďalej sú to odvzdušňovacie prvky montované priamo na kolektor a púzdro senzora na snímanie teploty kolektora.
Nosná konštrukcia spolu s kolektormi je vo väčšine prípadov na relatívne neprístupnom mieste a je pod stálym vplyvom vonkajšieho prostredia. Celohliníkové eloxované nosné konštrukcie nevyžadujú žiadnu údržbu a ich životnosť je zhodná so životnosťou kolektorov. Vyrábajú sa pre montáž kolektorov na plochú strechu, na šikmú strechu, alebo pre montáž priamo do strešnej konštrukcie, kde kolektory nahrádzajú krytinu.
Pre menšie solárne systémy sa používajú zásobníkové ohrievače vody s väčšou teplovýmennou plochou výmenníka než tie, ktoré sa pripájajú na kotol ústredného kúrenia. Zaužívaný názov pre ne je "Solárny bojler". Objem bojlera volíme podľa predpokladanej spotreby teplej vody.
Ďalšou dôležitou vlastnosťou solárneho bojlera z hľadiska jeho životnosti je jeho vnútorná povrchová úprava. Medzi korózne najodolnejšie patria vrstvy na báze teflónu, keramických povlakov a antikoróznych ocelí.
Pre väčšie solárne systémy, alebo všade tam, kde je potrebné oddeliť jednotlivé okruhy, sa používa samostatný doskový protiprúdny výmenník. Jeho výhodou je:
Ak sa solárny systém montuje do objektu, kde je už inštalovaný bojler na prípravu TÚV, je možné pred existujúci bojler predradiť solárny bojler s výmenníkom vhodnej veľkosti. Sériové zapojenie dvoch bojlerov (zásobníkov) môže byť často i výhodnejšie, pretože nedostatočné rozvrstvenie teplej a studenej vody v jednom bojleri (zásobníku), môže negatívne vplývať na energetickú účinnosť slnečných kolektorov. Studená voda sa môže v predradenom solárnom bojleri predohriať zo vstupnej teploty 10-15°C na 25-50°C i v obdobiach nižšej intenzity slnečného žiarenia (v zime). V doohrievacom bojleri stačí potom zvýšiť teplotu vody už s podstatne nižšou spotrebou energie z iných ako solárnych zdrojov, na požadovaných cca 55°C.
Pri väčších solárnych bojleroch a zásobníkoch tepla je treba brať do úvahy aj nebezpečie rozmnoženia Legionell. Sú to valčekové baktérie, ktoré sú prirodzenou súčasťou každej sladkej vody a existujú vo viac ako 30 druhoch. Pre zdravie človeka sú však nebezpečné iba niektoré. K ich rozmnožovaniu dochádza najrýchlejšie v intervale teplôt 30 až 45°C. K infekcii môže dôjsť napr. inhaláciou kontaminovaného aerosolu počas sprchovania.
Obehové teplovodné čerpadlo zaisťuje transport teplonosnej kvapaliny medzi kolektorom a výmenníkom tepla. Dá sa použiť takmer každé teplovodné obehové čerpadlo, ak splňuje podmienku, že sa môže použiť v obvode s roztokom propylénglykolu (výnimočne sa môže stať, že tesnenia v čerpadle pôsobením propylenglykolu zmäknú).
Keďže výkon väčšiny čerpadiel prevyšuje požadovanú hodnotu, do obvodu čerpadla je vhodné zaradiť škrtiaci element alebo regulovať jeho otáčky. Proti zamedzeniu cirkulácie kvapaliny v protismere sa do obvodu čerpadla musí namontovať spätná klapka. Môže byť vodorovná, alebo zvislá, na funkciu to nemá vplyv.
Spojovacie potrubie primárneho okruhu solárneho systému musí byť dimenzované na teplotu 180°C a tlak podľa použitého poistného ventilu. Svetlosť potrubia sa určuje podľa jeho dĺžky a počtu kolektorov.
Pre izoláciu platia také isté požiadavky ako pre izoláciu akéhokoľvek teplovodného potrubia až na to, že izolačný materiál vo vonkajších priestoroch musí byť v nenavĺhavej úprave a stály vôči pôsobeniu ÚV žiarenia. Zároveň je treba dbať na to, že pri výpadku obehového čerpadla teplota na prípojných miestach zberných rúr kolektora môže dosiahnúť 160 až 180°C. Preto na tieto časti primárneho okruhu, včítane častí potrubia medzi kolektorovým poľom a výmenníkom tepla nedoporučujeme používať izolácie na báze plastov, ale na báze minerálnych látok požadovaných vlastností.
Základným predpokladom dobrej cirkulácie teplonosnej kvapaliny je dokonalé odstránenie zvyškov vzduchu z hydraulického systému. Odvzdušňovač sa využíva na odvzdušnenie systému pri plnení a na odvedenie vzduchu, ktorý sa z teplonosnej kvapaliny postupne uvoľňuje vplyvom zohrievania. V zásade je možné využiť ručný odvzdušňovací ventil alebo odvzdušňovaciu nádobu s ručným výpustným ventilom. V najvyššom bode systému je ručný odvzdušňovací ventil, ktorý sa využije pri prvom plnení. V ľahko prístupnej časti, za obehové čerpadlo je zaradený automatický absorpčný odplyňovač.
Pri použití bežných uzatváracích a regulačných armatúr (kohúty, ventily), závitových spojov, expanzných nádob s gumovou membránou, nie je možné zabrániť veľmi pomalému avšak trvalému vnikaniu vzduchu difúziou do uzatvoreného primárneho okruhu.
Solárny systém sa montuje zásadne ako uzavretý s uzavretou expanznou nádobou. Dimenzovanie expanznej nádoby vo všeobecnosti závisí od celkového objemu kvapaliny v systéme a od výkonu zdroja tepla. Pre solárne systémy sú výhodnejšie nádoby s vyšším pracovným pretlakom, systém je v tom prípade menej náchylný na zavzdušnenie. Menovitý objem expanznej nádoby je 6 litrov na kolektor. Maximálny pracovný pretlak je 600 kPa.
Poistný ventil sa dimenzuje podľa max. pracovného pretlaku, ktorý je daný najčastejšie maximálnym pretlakom kolektora, alebo maximálnym pretlakom expanznej nádoby, ak je tento nižší.
Ďalšími zariadeniami, ktoré funkciu solárneho systému nejakým spôsobom zlepšujú, ale solárny systém by mohol v princípe pracovať i bez nich, sú:
- Filter mechanických nečistôt zachytáva piliny a iné mechanické nečistoty, ktoré sa v systéme môžu objaviť hlavne počas montáže.
- Tlakomer je dôležitý pri spúšťaní systému a pre jeho kontrolu počas prevádzky. Postačuje tlakomer s priemerom 63 mm, rozsah volíme podľa maximálneho pretlaku v systéme.
- Teplomer je najvhodnejší bimetalový so stopkou s rozsahom do 150°C. Montuje sa do potrubia prívodnej vetvy od kolektora pomocou na to určeného púzdra.
Ak má regulátor zobrazenie teploty na display, bimetalové teplomery nie sú nutné. - Prietokomer je výhodný pre pohodlné a rýchle nastavenie optimálnych prevádzkových parametrov solárneho systému.
Systémy s nútenou cirkuláciou sú vybavené elektronickým regulátorom. Regulátor jednookruhového systému má za úlohu zapnúť obehové čerpadlo vždy, keď na kolektore je vyššia teplota než v spotrebiči tepla (vo väčšine prípadov v zásobníku TÚV). Regulátory viacokruhových systémov okrem toho prepínajú okruhy jednotlivých spotrebičov medzi sebou. Na trhu je viac druhov regulátorov zahraničnej aj domácej výroby. Ich cena sa odlišuje najmä preto, že tie drahšie z nich nameranú teplotu v rôznych bodoch systému aj zobrazujú. Je to výhodné najmä pri nastavovaní systému pri jeho spúšťaní do prevádzky.
Filozofia prepínania okruhov viacokruhového systému je taká, že prednostne sa nabíja teplom okruh, ktorý pracuje pri najvyššej teplote. Ak sa dosiahla max.teplota tohoto okruhu, alebo intenzita slnečného žiarenia poklesne natoľko, že do tohoto okruhu sa už energia nemôže účinne odovzdávať, prepne sa samočinne na druhý, prípadne takým istým spôsobom na tretí okruh.
Prvým okruhom vo väčšine prípadov je zásobník TÚV, druhým môže byť prikurovanie vnútorných priestorov, alebo vyhrievanie vody v bazéne, tretím okruhom vyhrievanie vody v bazéne.
Každý regulátor je dodávaný so snímačmi teploty a môže sa používať len s nimi, alebo so snímačmi zhodných parametrov.
Okrem týchto prvkov sa môžu v špeciálnych prípadoch vyskytovať aj ďalšie.