Dimenzování kolektorové plochy

V prvé řadě by bylo vhodné sjednotit terminologii, co to je kolektorová plocha? Literatura a normy rozeznávají plochu brutto, plochu absorbéru a plochu apertury,

Obr. 3.21. Optimalizace dimenzování sol. systémů 3.5.2. Dimenzování akumulace

Na obr. 3.22. lze vidět pro tři typická zapojení relativitu skutečné akumulace solárních systémů a jejich volné kapacity čistě pro využití sluneční energie. V prvém případě máme k dispozici 100 % kapacity zásobníku, zásobník slouží čistě pro účely a využití slunečních kolektorů. Ve druhém případě máme k dispozici pouze 50 % kapacity zásobníku, současně je realizována příprava tepla dodatkovým zdrojem. Ve třetím případě slouží zásobník také například kotli na biomasu v plném rozsahu a pro sluneční energii nemáme prakticky žádnou volnou kapacitu v topném období, solární systém je využíván zejména v letní polovině roku, kdy není využíván II. dodatkový zdroj tepla. Ve většině případů realizační firmy a projektanti při návrhu kapacity zásobníku tuto skutečnost nezohledňují.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 3- Optimalizace solárních systémů pro přitápění

- 50 -

Obr. 3.22. Relativita akumulační kapacity solárních systémů

Z praxe jsou známy natolik odlišné přístupy, že nelze jednoznačně definovat pravidla pro dimenzování kapacity akumulace. Opět je nezbytné přihlížet k několika faktorům, vedle velikosti kolektorové plochy také k prostorovým možnostem a maximální výši investice investora. Dále pak lze přihlédnout k možnostem, které nám nabízí konkrétní projekt (nevyužívaný sklep, pozůstatek akumulačního elektrického vytápění apod.). V zásadě bych doporučoval rozdělovat akumulaci solárních kombinovaných systémů opět do několik základních kategorií – systémových řešení.

3.5.3. Systémová řešení

a) Minimální alibistické řešení (300–750 litrů/7,5–10 m²) – VELIKOST „M“

Akumulace o kapacitě 350–750 litrů s kolektorovou plochou do 7,5–10 m² jsou dnes pro kombinované solární systémy u RD velmi oblíbená a relativně levná řešení, která vznikají zejména z důvodu vyšších dotací pro systémy s přitápěním, ve skutečnosti ovšem slouží zejména k ohřevu TV a podle způsobu zapojení a charakteru topné soustavy napomáhají vytápění v minimální míře, zejména u větších a starších objektů (>30 let, >170 m²), které neprošly výraznější rekonstrukcí obálky budovy a topné soustavy.

Obr. 3.23. Minimalistická řešení solárních systémů pro přitápění – VELIKOST „S“

Pro tento charakter budov a minimalistická solární řešení je lepší použití kolektorové plochy pouze se zásobníkem TV a sluneční kolektory přinesou v absolutním měřítku vyšší solární zisky v zimním období, protože budou pracovat s nižší střední teplotou na kolektorech a absolutní zisky pak stejně odpovídají spíše spotřebě TV.

Minimalistická klasická zapojení pro přitápění mají význam pouze u nízkoenergetických a pasivních domů menší velikosti.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 3- Optimalizace solárních systémů pro přitápění

- 51 -

Pro nejmenší solární systémy pro přitápění a nepříliš optimální charakter a velikost budov se nabízí lepší varianta v podobě schémat na obr. 3.23., u kterých eliminujeme velkou a drahou akumulaci, systém pak slouží zejména pro ohřev TV a přímé vytápění. V prvním případě je celá topná soustava plněná stejným médiem jako primární okruh solárního systému a v případě solárních přebytků nebo teplot již pro dohřev TV nevhodných se slunečními kolektory topí přímo do systému nebo s předehřevem hlavního zdroje tepla v domě. Druhá varianta, která se velmi osvědčila, počítá se sekundární topnou soustavou v podobě několika topných těles v koupelnách v suterénních bytech nebo severních místnostech, kde opět topíme pouze Sluncem a přímo. K tomu někdy stačí opravdu minimální teploty na kolektorech. A navíc je mnohdy žádoucí tyto prostory vytápět také v letním období, kdy je více sluneční energie.

b) Klasické standardní řešení (750–1500 litrů/10–20 m²) – VELIKOST „L“

U solárních systémů této velikosti a klasického pojetí by mělo dojít zejména ke zlevnění jednotlivých prvků podle zásad zmiňovaných v předchozích odstavcích kapitoly 3., dále by se měly vždy hledat

c) S maximální snahou solárního pokrytí (>1000 litrů/>20 m²) - VELIKOST „XL“

Zejména podle hesla „když už, tak pořádně“ je možné instalovat solární systémy na RD maximalisticky, například podle velikosti střechy. Tím lze například naprosto eliminovat náklady na instalaci poloviny střešní krytiny. Větší beztlaké akumulační zásobníky integrované v domě nebo i mimo dům by měly být jednoznačně měrně levnější. Pro takovéto instalace bude typická malá měrná akumulační kapacita vztažená na kolektorovou plochu. Solární systémy se budou chovat velmi dynamicky a velká kolektorová plocha se projeví pozitivně na skutečném podílu na přitápění. Nevýhodou budou významné letní přebytky a podíl stagnačních stavů, které je nezbytné eliminovat mařením například teplovzdušnými saharami nebo zamezením zisků stíněním v letní polovině roku.

d) Sezónní akumulace – VELIKOST „XXL“

Snahou tohoto projekčního přístupu je skutečné využití letních slunečních zisků pro využití v zimním období. Tyto systémy nepředstavují větší kolektorovou plochu oproti předešlé strategii „XL“, ale disponují dostatečnou sezónní akumulací, která umožňuje uchovat solární teplo pro zimní období. Tato akumulace musí být dimenzována včetně pokrytí tepelných ztrát samotného sezónního zásobníku. Obecně se jedná o investičně velmi náročná řešení, která se aplikují spíše pro větší instalace bytových domů nebo celých sídlišť.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 3- Optimalizace solárních systémů pro přitápění

- 52 - 3.6. Sekundární využití solárních systémů

Pro skutečný přínos solárních systémů k vytápění nebo jeho podpoře je zejména nezbytná dostatečná kolektorová plocha, která zajistí smysluplné solární zisky v zimním období. Tato plocha je navíc velkým zdrojem solárního tepla v letním období, pro které obtížně hledáme uplatnění. Vedle ohřevu bazénů, sezónní akumulace, sušení paliva a chlazení by do budoucna bylo ideální najít další využití například v podobě transformace nízkopotenciálního tepla na elektrickou energii nebo k urychlení, případně zkvalitnění dalších procesů pro sekundární využití (elektrolýza, chemická akumulace, urychlení biologických procesů…). Podobně jako vysoušení biomasy Sluncem zvyšuje jeho výhřevnost a snižuje nároky na skladování, by bylo ideální použití této energie jako zdroje energie například pro chemické endotermní reakce umožňující energii akumulovat jinou formou a později ji uvolnit. Letní solární teplo by mohlo rozkládat vodu na vodík a kyslík, mohlo by napomáhat při tvorbě ušlechtilejších biopaliv v kapalném a plynném stavu apod.