Malé solární soustavy pro přípravu teplé vody v rodinných domech
© Fotolia.com
Autor podává základní přehled technických informací k problematice malých solárních soustav vhodných k rodinným domům.
Malé (maloplošné) solární soustavy pro přípravu teplé vody jsou zpravidla standardním řešením jako průmyslové vyráběné a dodávané komplety, nejčastěji používané v rodinných domech. Solární tepelné soustavy pro rodinné domy se projektují zpravidla s pokrytím potřeby tepla 50 až 70 % a dosahují měrných ročních zisků 300 až 400 kWh/(m2·rok). Běžnému obsazení domu 3 až 4 osobami odpovídá návrhová plocha solárních kolektorů 4 až 6 m2 a solární zásobník teplé vody o objemu 200 až 300 l. Malé soustavy se vyznačují jednoduchým řešením, ale také výrazným podílem tepelných ztrát (20–30 %), které snižují využitelné tepelné zisky.
Na základě statistik programu podpory Zelená úsporám (2009–2012) se průměrná plocha solárních kolektorů na instalovanou soustavu solárního ohřevu vody pro rodinný dům pohybovala okolo 4,7 m2 pro ploché solární kolektory a 3,6 m2 pro trubkové. Ze statistik programu Nová Zelená úsporám vyplývají podobná čísla: 4,6 m2 pro ploché solární kolektory a 3,5 m2 pro trubkové kolektory. Pro průměrný dům s obvyklým počtem obyvatel (3 až 4 osoby) to odpovídá rozumnému ekonomickému návrhu bez výrazného maření tepla v letních měsících.
Používají se solární soustavy ve variantě s předehřívacím zásobníkem nebo solární soustavy ve variantě s bivalentním zásobníkem. Malé soustavy se vyznačují především jednoduchou regulací na základě rozdílu teplot mezi solárním kolektorem a zásobníkem teplé vody.
Solární soustavy s předehřívacím zásobníkem
Obr. 1 – Solární soustava s předřazeným solárním zásobníkem teplé vody
Zjednodušené schéma solární soustavy ve variantě s předehřívacím zásobníkem je uvedeno na obr. 1. Monovalentní solární zásobník zajišťuje předehřev vody solárním tepelným výměníkem v dolní části. Výstup ze solárního zásobníku je přiveden do dohřívacího zásobníkového nebo průtokového ohřívače. Pokud teplá voda na výstupu zásobníkového ohřívače nedosahuje požadované teploty dohřívá se dodatkovým zdrojem tepla. Solární soustavy s předehřívacím zásobníkem jsou vhodné především při rekonstrukcích, kdy je předehřívací zásobník je předřazen stávající konvenční přípravě teplé vody.
Solární soustavy s bivalentním zásobníkem
Obr. 2 – Solární soustava s bivalentním solárním zásobníkem teplé vody
Obr. 4 – Detailní schéma malé solární soustavy
Bivalentní solární zásobník obsahuje v dolní části solární výměník a v horní části dodatkový zdroj tepla (dohřívací teplovodní výměník tepla, elektrická topná vložka). Dodatkový zdroj tepla udržuje horní pohotovostní část zásobníku na požadované teplotě vody (např. 60 °C). Schéma solární soustavy ve variantě s bivalentním zásobníkem je uvedeno na obr. 2. Výhodou koncepce je kompaktní provedení zásobníku, malé požadavky na prostor důležité zvláště v novostavbách.
Obr. 3 – Samotížná kompaktní solární soustava
Zvláštní kapitolou jsou maloplošné sezónní komplety sdružující solární kolektor a zásobník v jediném venkovním zařízení (viz obr. 3). Přenos tepla z kolektoru do zásobníku je samotížným oběhem vodou jako teplonosnou kapalinou. I přes pouze sezónní provoz na chatách, sportovištích, kempech, apod. mohou představovat ekonomicky efektivní zařízení díky nízké ceně. Za určitých předpokladů (nemrznoucí kapalina v kolektorech, aktivní ochrana potrubí přívodní studené vody proti zamrznutí, umístění zásobníku do podkroví) může takové zařízení pracovat i celoročně. S rostoucím dovozem trubkových kolektorů s Číny roste i dovoz samotížných soustav s vakuovými trubkami, které mají kondenzátor vnořený do objemu akumulačního zásobníku.
Solární tepelná soustava obsahuje celou řadu prvků (oběhové čerpadlo, pojistný ventil, uzavírací armatury, regulační ventil, zpětná klapka, expanzní nádoba atd.), které je nutné nainstalovat podle určitých zákonitostí (viz obr. 4).
Obr. 5 – Čerpadlová skupinaPro zjednodušení instalace nabízí montážníkům řada firem předpřipravené tzv. čerpadlové skupiny (viz obr. 5). Čerpadlové skupiny jsou vždy do určité míry univerzální pro určitý rozsah velikostí solární soustavy, nicméně významně spoří čas při instalaci na místě. Pokročilá řešení obsahují i do čerpadlové skupiny integrovaný solární regulátor.
Obr. 6 – Kompaktní instalace plynového kotle se solárním zásobníkemTlak na minimalizaci chyb montáží a zvýšení spolehlivosti solárních tepelných soustav vedl některé společnosti ke kompaktním solárním zařízením ve spojení s plynovým kondenzačním kotlem pro vytápění a přípravu teplé vody. Veškeré prvky solární soustavy (čerpadlová skupina), zásobník i zdroj tepla jsou součástí jediné skříně dodané z výrobního závodu, viz obr. 6. Při instalaci v rodinném domě se po umístění pouze připojí dvěma trubkami solární kolektory, rozvod studené a teplé vody (případně cirkulace) a přívodní a vratné potrubí otopné soustavy. Nastavení regulačních parametrů pak provádí servisní technik.
Poděkování
Tento příspěvek vznikl za finanční podpory MŠMT v rámci programu NPU I č. LO1605 – Univerzitní centrum energeticky efektivních budov – Fáze udržitelnosti.
The author provides a basic overview of technical information on the issue of small solar systems suitable for family houses.