Solární systémy Regulus pro bytové domy
Jak navrhnout velkoplošný solární systém pro přípravu teplé vody v bytovém domě? Jak velké úspory energie je možné dosáhnout a jakou dotaci Zelená úsporám lze získat? Specifika návrhu solárních kolektorů Regulus pro ohřev teplé vody v bytových domech popisuje následující článek.
O výhodách solárních systémů jsme již psali v minulosti, takže čtenáři jsou již obeznámeni s principy fungování solárních kolektorů a možností využití slunečního záření k ohřevu vody nebo přitápění. Vždy se však téma týkalo solárních systémů určených pro rodinné domy, jako reakce na "stavební boom" v České republice.
Trochu neprávem opomíjenou oblastí je využití termických solárních kolektorů pro bytové domy s centrální kotelnou, byť právě 40 % obyvatel žije v domech s více bytovými jednotkami. Proto se následující díl bude týkat možnosti realizace velkoplošného solárního systému pro přípravu teplé vody v bytovém domě, a protože je to téma náročnější, bude tento příspěvek poněkud delší.
Spotřeba teplé vody v bytových domech je nezanedbatelnou položkou, často také díky zanedbaným a zastaralým systémům, pracujících s velkými tepelnými ztrátami. Zvyšující se ceny energií dnes začínají vést k rostoucí poptávce po úsporách. Stát si dobře uvědomuje příznivý dopad úspor a díky programu Zelená úsporám umožňuje čerpat dotace na solární systémy nejen pro rodinné domy, ale i pro domy s bytovými jednotkami.
Bytovým družstvům a společenstvím vlastníků, která vyřešila zateplení fasády objektu a výměnou oken snížila vysoké náklady na vytápění, se otevírá nová reálná cesta dalších úspor na provoz objektu. Teplá voda dnes nepatří ke komfortu, nýbrž k životnímu standardu našich domácností a její příprava by měla být jednoznačně efektivní, ekologická a levná. Díky vyspělým materiálům s dlouhou životností (více než 25 let), nemůže instalací solárního systému žádný investor udělat chybu. Jedinou podmínkou je tedy profesionalita dodavatelské firmy a správný návrh systému.
Filosofie návrhu solárního systému
Pro větší systémy přípravy TV se z hlediska provozu, investičních nákladů a kalkulace návratnosti většinou navrhují ploché kolektory se spektrálně selektivní vrstvou a izolací umožňující celoroční efektivní provoz solárního systému.
Aby provozem solárního systému nevznikaly výraznější přebytky energie v letním období, tj. v období s nejnižší spotřebou TV v bytových domech a zároveň období největších solárních zisků, provádí první odhad potřebné kolektorové plochy pro provoz solárního systému právě pro měsíc červenec (na rozdíl od malých solárních systémů, běžně navrhovaných pro měsíce duben nebo září).
Stanovení plochy kolektorů lze provézt buď klasickým přesnějším výpočtem přes koeficienty účinnosti solárních kolektorů, meteorologické údaje pro danou lokalitu (teploty, sluneční záření, atd.), nebo odhadem potřebné plochy kolektorů z údajů maximálních a průměrných zisků jednotlivých kolektorů. Pro předběžný odhad plochy kolektorů postačuje rychlejší druhý postup, kdy z údajů zjištěných dlouhodobým měřením jednotlivých kolektorů v různých systémech byly stanoveny průměrné denní zisky jednotlivých kolektorů při slunečném dnu v systému přípravy TV. Plochý kolektor Regulus KPC1 nejčastěji používaný pro systémy přípravy TV s aktivní plochou 1,87 m2 vykazuje průměrný denní zisk 7-7,5 kWh, tzn. cca 3,8 kWh/m2 kolektoru.
Pokud známe denní potřebu energie a možný zisk z 1m2 kolektoru (3,8 kWh), lze stanovit celkovou požadovanou plochu solárního kolektoru v (m2) a z toho určit potřebný počet solárních kolektorů.
Takto navržená velikost solárního systému, nebude vykazovat žádné letní přebytky energie a bude téměř po celý rok nutné provádět dohřev TV bivalentním zdrojem (v létě minimálně, v zimně větší část). Solární soustava navržená tímto způsobem vykazuje celoročně vysoké měrné zisky z m2 kolektoru a návratnost investice do solárního systému tedy bývá optimističtější, nicméně vzhledem k nutnosti většího dohřevu bivalentním zdrojem přináší celkové nižší úspory na celoroční přípravě TV. Při použití plochých kolektorů a dostatečně dimenzované velikosti akumulace solární energie lze (a investor na tom obyčejně i trvá) navýšit plochu solárního systému, aby se na úkor návratnosti investice zvýšil podíl solární energie na celoroční přípravě TV, a tedy systém vykazoval celoroční vyšší úspory na energii bivalentního zdroje.
Možnost zvětšení návrhové plochy kolektorů je v mnoha případech omezena velikostí plochy vhodné pro instalaci kolektorů. Na stávajících střechách objektů mohou být prvky omezující možnost montáže kolektorů (strojovny výtahů, vzduchotechnika, odvětrání, apod.). Proto po předběžném stanovení potřebné plochy kolektorů následuje studie a zaměření střechy konkrétního objektu, návrh optimálního umístění a ukotvení solárních kolektorů se stanovením maximálního počtu solárních kolektorů na daném objektu. To se pak porovnává s vypočtenou požadovanou plochou kolektorů.
Pokud je dispoziční plocha nižší než plocha potřebná, je vytvořena konkrétní simulace a výpočet zisků solárního systému s využitím maximálního možného počtu kolektorů. Vypočtená data jsou předložena investorovi, ten se pak rozhoduje, zda je pro něj investice do poddimenzovaného solárního systému ještě výhodná. Jak ale již bylo zmíněno, poddimenzované solární systémy sice přináší nižší úspory na celoročním provozu systému přípravy TV, ale vykazují velké měrné zisky na m2 kolektorové plochy, tudíž návratnosti investic do těchto solárních systémů bývají krátké a investory většinou přesvědčí o výhodnosti instalace i menšího solárního systému.
Pokud je zjištěná dispoziční plocha větší než vypočtená předběžná, navrhnou se obvykle 2 varianty instalace solárního systému:
- Varianta A s nulovými přebytky energie (už zmíněná dříve, s vypočteným optimálním počtem kolektorů)
- Varianta B s letním přebytkem energie s vyšším solárním podílem na celoroční přípravě TV
Bilance solárního systému a vyčíslení úspor
Pro konkrétní příklad bytového domu v Brně existovala měsíční data o spotřebě TV v několika letech zpětně. Proto bylo snadné vytvořit si přehled o spotřebě TV v objektu, stanovit minimální denní spotřebu TV v letním období a tedy i energii potřebnou pro její přípravu.
Průměrná denní spotřeba TV v měsíci červenci byla stanovena na 8 m3. Pro standardní podmínky přípravy TV (studená voda o teplotě 10°C, požadovaná teplota TV 55°C) je pro ohřev tohoto objemu potřeba 420 kWh/den, připočtením tepelných ztrát rozvodů TV, cirkulace a akumulace (běžně 30 - 50%) byla minimální denní potřeba energie stanovena na 550 kWh/den.
Pro předpokládané zdražení energie byl proveden výpočet celkových nákladů na přípravu TV se stávajícím systémem a jednotlivými variantami s výhledem na 20 let a předpokládaným nárůstům cen energii o 7% za 1 rok (viz graf. 2.). Cena za 1 kWh pro počátek simulace (stávající stav) je 2 Kč. Předpokládané návratnosti obou systémů se pohybují kolem 9-10 let.
Díky profesionálnímu návrhu, který provedla firma Regulus, a odborné firmě, která pod dohledem společnosti Regulus provedla montáž, systém splňoval podmínky pro udělení dotace.
Tzn. (po realizaci varianty A) měrný roční zisk větší než 548 kWh/ m2 a celkový roční solární zisk větší než 1.000 kWh na jednu bytovou jednotku. Dle metodiky přijímané Státním fondem životního prostředí vychází 1.124 kWh/rok. V objektu se nachází 73 bytových jednotek. Po úpravách podmínek dne 10. srpna 2009 každá bytová jednotka mohla získat z programu Zelená úsporám 25.000,- Kč, tzn. celý objekt celkem 1.825.000,- Kč. Při nákladech 2.200.000,- dotace činila neuvěřitelných 83%. O kolik let se tak zkrátí předpokládaná návratnost systému, necháme na čtenáři.
Regulus byl založen roku 1992 v Praze a od té doby se podařilo vybudovat stabilní ryze českou firmu, která dnes celkem zaměstnává, i ve svých dceřiných společnostech, téměř 180 kvalifikovaných pracovníků. Jedná se o dynamicky se rozvíjející firmu ...