Energetika.cz .:. Vše, co chcete vědět o energii, ale bojíte se zeptat...


	Pátek 10.5. 2024

Mapa portálu RSS Databáze firem Hestia Reklama Provozovatel

Kalendář akcí

Komerční sdělení

Spočtěte si...

Komerční sdělení

Ohřev vody a vzduchu

Sluneční záření je nositelem základní, neustále na Zemi dopadající energie, bez které by zde neexistoval život. Lze ho využívat k výrobě tepla, elektrické energie i chladu mnoha technickými způsoby, závislými na našich požadavcích a místních podmínkách.

Přeměna slunečního záření na teplo se nazývá fototermální a může být buď pasivní (např. prosklené fasády, zasklené lodžie), nebo aktivní pomocí přídavných technických zařízení. Pro celoroční přípravu teplé užitkové vody (TUV), ohřev bazénové vody či přitápění budov slouží sluneční kolektory. Roční množství sluneční energie dopadající na zemský povrch je nejvíce závislé na oblačnosti.

Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok]

Vzhledem k otáčení Země kolem své osy je to zdroj nestálý s proměnným energetickým výkonem, který je nejčastěji doplňkem klasických zdrojů (plyn, elektrická energie, uhlí atd.).

SLUNEČNÍ KOLEKTORY

Přeměňují sluneční záření na teplo, které je pomocí kapaliny nebo vzduchu odváděno do místa okamžité spotřeby, nebo se akumuluje v zásobníku.

TYPY KOLEKTORŮ

Základní stavební jednotkou je plochá průtočná deska, která se nazývá absorbér. Bez zasklení a nejčastěji z umělé hmoty se používá pro přímý letní ohřev bazénové vody. Zasklením kovového absorbéru vznikne plochý sluneční kolektor. Využívá skleníkového efektu a má vyšší účinnost než absorbér umělohmotný. Černá barva nanesená na absorbér galvanickým pokovením vytváří spektrálně selektivní vrstvu, a kolektor s touto vrstvou má ještě vyšší účinnost.

Trubicové kolektory mají absorbér (mívají též selektivní vrstvu) zataven ve vakuové trubici. Mohou být průtočné nebo s tepelnou trubicí. Vakuum velmi dobře snižuje ztráty tepla a pomáhá dosahovat nejvyšší účinnosti. Určitý typ plochých kolektorů může být též vakuový. U koncentračních kolektorů čelní (lineární Fresnelovy čočky) nebo odrazová plocha (duté zrcadlo) koncentruje záření na menší absorpční plochu. Dosáhne se ještě vyšších teplot a vyšší účinnosti než u plochých kolektorů , ale jako jediné se doplňují buď pohyblivým pásem absorbéru nebo zařízením pro natáčení za Sluncem.

VHODNOST LOKALITY, KRITÉRIA VÝBĚRU

Orientace.Sluneční kolektory se instalují optimálně jižním až jihozápadním směrem. Maximum výkonu kolektorů je kolem 14. hodiny. Pokud nevyhovuje orientace sedlové střechy, lze využít vhodnou štítovou stěnu, střechu garáže, přístavku, pergoly. Problémy se správnou orientací odpadají při umístění kolektorů na ploché střeše nebo na terénu (pozor na stínění dorůstajícími stromy nebo přístavbami).
Sklon. Optimální sklon kolektorů se v jednotlivých měsících roku mění a jeho hodnoty pro naši zeměpisnou šířku jsou uvedeny v tabulce.

Měsíc	Max. úhel Sllunce nad obzorem [°]	Sklon kolektorů od vodorovné roviny [°]
Leden	19	71
Únor	27	63
Březen	38	52
Duben	50	40
Květen	59	31
Červen	63	27
Červenec	61	29
Srpen	54	36
Září	43	47
Říjen	32	58
Listopad	22	68
Prosinec	17	73

Sklápění je nepraktické, a proto musí pevný sklon odpovídat době využití v roce. Pro výhradně letní využití by měl být kolem 30° a pro celoroční kolem 45°. Nemá-li sedlová střecha vhodný sklon, lze požadovaný sklon kolektorů zajistit zadními vzpěrami.
Umístění na svislé fasádě je vhodné pouze pro zimní přitápění, protože sluneční záření v létě se od takto nevhodných sklonů částečně odráží a nedá se plně využít. Pro umístění kolektorů je důležitá ochrana před větrem (zbytečné tepelné ztráty a nad měrné namáhání konstrukce) a bezpečný přístup pro pravidelnou kontrolu a údržbu.

SLUNEČNÍ SYSTÉM

Propojením kolektorů potrubním systémem např. s akumulačním ohřívačem vody včetně dalších dílčích zařízení vznikne solární systém (sestava). Systém se navrhuje pro skutečné místní podmínky (dimenzování a umístění kolektorů, způsob využití - TUV, bazén, přitápění, počet osob, způsob připojení na klasický zdroj tepelné energie, řízení automatickou regulací atd.).

Solární akumulační ohřívač. Může být buď pouze s ohřevem sluneční energií (monovalentní), nebo kombinovaný, např. s připojením na kotel ústředního vytápění (2 zdroje - bivalentní), nebo i na elektrickou energii (3 zdroje - trivalentní). Umístění topných vložek (těles): solární nejníže, kotlová uprostřed a elektrická nahoře. Jejich výkon musí být úměrný objemu ohřívané vody. Plocha solární vložky musí být dostatečně velká pro maximální přestup tepla v létě v poledních hodinách. Objem ohřívače musí odpovídat ploše kolektorů, aby i v parném létě stačil akumulovat zachycenou energii a nedošlo k omezení provozu systému. V případě pouze solárního ohřevu a nízkých teplot se na dně ohřívače mohou rozmnožit mikroorganismy.

Schéma solárního systému pro přípravu TUV
	1 - Sluneční kolektor
	2 - solární zásobník
	3 - kotel ústředního vytápění
	4 - elektronická regulace solárního systému
	5 - elektrické topné těleso
	6 - výměník tepla okruhu ústředního vytápění
	7 - výměník tepla solárního okruhu
	8 - teploměry
	9 - tlakoměr
	10 - expanzní nádoba
	11 - oběhové čerpadlo
	12 - pojišťovací ventil
	13 - odvzdušňovací ventil
	14 - výstup teplé vody
	15 - uzavírací ventil
	16 - zpětná klapka
	17 - plnící kohout
	18 - vstup studené vody z vodovodního řadu

Potrubí, čerpadlo, armatury. Potrubí by mělo být co nejkratší a musí být navrženo na odpovídající maximální výkon kolektorů, teplotu a tlak teplonosné kapaliny. Samozřejmostí je kvalitní tepelná izolace odpovídající skutečné provozní teplotě. Oběhové čerpadlo zabezpečuje cirkulaci teplonosné kapaliny. Předepsané armatury zabezpečují správnou funkci systému z hlediska spolehlivosti a bezpečnosti. Dominující význam ochrany proti extrémnímu zvýšení tlaku při výpadku elektrického proudu do čerpadla má pojistný ventil.
Automatická regulace. Zabezpečuje optimální provoz systému, chrání ho před poškozením a umožňuje pevnou nebo volitelnou prioritu jednotlivých způsobů ohřevů vody.
Teplonosná kapalina. Pro sezónní přípravu TUV se jako teplonosná kapalina používá voda. V případě celoročního provozu se musí použít nemrznoucí kapalina, která má mít podobné fyzikální vlastnosti jako voda (kromě bodu tuhnutí). Tomu vyhovují kapaliny na bázi propylenglykolu např. Solaren. Směs vody s Fridexem na bázi etylenglykolu je jedovatá a podle hygienických předpisů se nesmí používat.

Důležitá čísla
Celková doba slunečního svitu v ČR (bez oblačnosti)	1400 - 1700 h/rok
Celková dopadlá energie na vodorovnou plochu	950 - 1150 kWh/m2.rok
Zisk z této energie v pasivních systémech	20 - 50 % v topné sezóně
Zisk z této energie v aktivních systémech ÚT	30 - 40 % v topné sezóně
Zisk z této energie v aktivních systémech TUV	50 - 80 %/rok
Zisk z této energie v aktivních systémech letní bazén	70 - 90 %/sezónu
Zisk z této energie v plochém kolektoru pro TUV	450 - 550 kWh/m2.rok
Optimální orientace kolektorů	J - JZ
Vyhovující orientace kolektorů	JV - J
Méně účinné orientace kolektorů	V - JV, JZ - Z
Maximální výkon kolektorů	kolem 14. hodiny
Optimální sklon pro letní provoz	kolem 30° od vodorovné roviny
Optimální sklon pro celoroční provoz	kolem 45°
Optimální sklon pro zimní provoz	kolem 60° nebo svislá rovina
Maximální dopadající záření v létě na kolmou plochu	málo přes 1000 W/m2
Maximální dopadlá sluneční energie v létě	až 8 kWh/m2 .den
Účinnost slunečních kolektorů (dle umístění a využití)	50 - 80 %
Max. kritická teplota nezaskleného absorbéru bez odběru energie	až 80 °C
Max. kritická teplota zaskleného absorbéru bez selektivní vrstvy	až 120 °C
Max. kritická teplota zaskleného absorbéru se selektivní vrstvou	až 180 °C
Max. kritická teplota zaskleného absorbéru se selektivní vrstvou ve vakuu	až 220 °C
Optimální zasklení - ploché kalené sklo s min. obsahem železa	tl. 4 mm
Optimální teplota z plochého kolektoru pro TUV	60 - 80 °C
Optimální teplota z plochého kolektoru pro ÚT v zimě	30 - 40 °C
Optimální teplota pro ohřev bazénu celoročně	kolem 30 °C
Tlak v primárním okruhu závislý na typu kolektoru	0,1 - 0,6 Mpa
Nemrznoucí kapalina na zimní teplotu	max -30 °C
Doba životnosti nemrznoucí kapaliny dle výrobců	4 - 6 let
Solární ohřívač TUV pro čtyřčlennou rodinu	300 l
Solární ohřívač TUV pro šestičlennou rodinu	500 l
Životnost plastových absorbérů dle typů a použití	5 - 10 let
Životnost kovových kolektorů dle typů a použití	20 - 30 let

Ing. Jaroslav Peterka, CSc.

Zaslat odkaz na tuto sekci přátelům...

Zpět Zpět na přední stranu

Doporučujeme

Komerční sdělení

Náš e-shop

Energetický management pro energetické manažery ve školství a sociálních službách

Publikace je určena správcům budov a energetických hospodářství v sociálních službách, školách a dalších budovách v majetku obcí. Stručným a jednoduchým způsobem poskytuje návod, jak sledovat a vyhodnocovat spotřeby energií a návody, jak zamezit zbytečným spotřebám a tedy i zbytečným výdajům na energie, kde a jak hledat provozní úspory.