Druhy slunečních kolektorů:

• absorbéry bez transparentní vrstvy

• ploché zasklené kolektory

• vakuové trubicové kolektory

o CPC (Compound Parabolic Concentrators) o průtočné

o s tepelnou trubicí

• vzduchové kolektory

• ploché vyvakuované

• zvláštní provedení

Typické prvky slunečního kolektoru:

Obr. 2.04. Konstrukce sl. kolektoru

Obr. 2.06. Tepelné ztráty sl. kolektoru

Vakuový trubicový kolektor

Absorbér bez transparentní vrstvy

Plochý zasklený sl. kolektor

Obr. 2.03. Základní konstrukční typy slunečních kolektorů

Obr. 2.05. Účinnostní charakteristiky základních typů sl. kolektorů

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel typu CPC s napařenou selektivní vrstvou na skle 1. sluneční záření kolektor s tepelnou trubicí Viessmann Vitosol 300

Obr. 2.10. Vakuový trubicový kolektor průtočný

Viessmann Vitosol 200T

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 17 - Netradiční konstrukce slunečních kolektorů:

Obr. 2.11. Plochý vakuovaný kolektor Thermosolar H400V, [ThermoSolar]

Obr. 2.12. Zrcadlový koncentrační kolektor, [SOLARFOCUS]

kolektor

Obr. 2.13. Vzduchový sluneční kolektor, [GRAMMER TWINSOLAR]

Obr. 2.14. Vakuový trubicový kolektor s integrovanou reflexní vrstvou přímo v trubici, [SHOTT]

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 18 - 2.1.2. Aplikace slunečních kolektorů

Obr. 2.15. Základní způsoby využití sl. kolektorů a jejich aplikovatelnost

Obr. 2.16. Závislost teploty na skutečné využitelnosti slunečních kolektorů a jejich aplikaci

Čím vyšší teploty chceme dosáhnout u slunečních kolektorů, tím méně využíváme jejich potenciál, protože pracují s nižší účinností a jsou závislé na lepších slunečních podmínkách. Obr. 2.16. a obr. 2.15. znázorňují využitelnost slunečních fototermálních kolektorů a jejich výtěžnost pro různé použití. Procentuální znázornění výtěžnosti neznázorňuje jejich účinnost, ale reálnou využitelnost. Čím vyšší užitná, provozní, tedy požadovaná teplota, tím menší je využitelnost slunečních kolektorů.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 19 - 2.1.3. Umístění slunečních kolektorů

Sluneční kolektory a kolektorová pole instalujeme pro maximální solární zisky v našich klimatických podmínkách pokud možno k jihu pod úhlem 45° od vodorovné roviny.

Vzhledem k vyšším odpoledním teplotám je výhodnější azimut spíše k JJZ. Větší roli pak může hrát pravděpodobnost oblačnosti v dopoledních a odpoledních hodinách v dané lokalitě a ročním období. Většinou jsme ovšem limitováni konkrétní stavbou a její orientací a kompozici ovlivňuje více architektonický vzhled než ideální umístění. Pro zimní zisky je efektivnější větší sklon od vodorovné roviny a naopak. Vliv úhlu bývá často přeceňován, což plyne i z přiložených grafů.

Obr. 2.17. Vliv ročního období na optimální sklon sl. kolektorů

Obr. 2.18. Vliv orientace kolektorového pole na solární zisky

Sluneční kolektory skládané a zapojené do sériově paralelního zapojení nazývané kolektorová pole mohou být umístěny:

• Obr. 2.19a. v rovině střechy zakomponované do krytiny

• Obr. 2.19b v rovině střechy na samostatné konstrukci nad krytinou

• Obr. 2.19c. vykloněny z roviny střechy pro lepší orientaci vůči Slunci

• Obr. 2.19d. na fasády a samostatné vertikální konstrukce

• Obr. 2.19e. na ploché střechy na vlastní konstrukce

• Obr. 2.19f. na povrchu přirozeného terénu

Obr. 2.19a. Obr. 2.19b. Obr.

LED UNO BŘE DUB KVĚ ČEN ČEC SRP ZÁŘ ŘÍJ LIS PRO

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 20 -

Obr. 2.19c.

Obr. 2.19d. Obr. 2.19f.

Obr. 2.19e.

Dalším důležitým kritériem pro kompozici solárních systémů pro přitápění v extrémních podmínkách je samočisticí schopnost vůči sněhové pokrývce. Tu můžeme zajistit delší vertikální kolektorovou plochou (dva a více kolektorů nad sebou) a větším sklonem slunečních kolektorů.

Sluneční kolektory a jejich konstrukce není zpravidla dostatečně dimenzovaná, aby byla používána jako sněhová zádrž. V extrémních zejména horských oblastech a u střech s nadstřešní izolací je nezbytné standardní konstrukce zpravidla zpevňovat, více o sněhu v kapitole 5.5.3.

Obr. 2.20.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 21 - 2.2. Akumulace - zásobníky

Nabídka slunečního záření se zpravidla nekryje s poptávkou po energii a to jak v denním cyklu během 24 hodin, tak bohužel ani v periodě roční, jak lze vidět na následujících diagramech. I v našich klimatických podmínkách dopadá v průběhu roku na střechy domů více slunečního záření, než zpravidla celkově během roku potřebujeme. Bohužel dopadá v zimní polovině roku pouze 25 % z celkového ročního množství slunečního záření, a právě toto období je pro nás stěžejní z hlediska požadavků na vytápění budov pro bydlení.

Akumulace je největší technologický problém všech obnovitelných zdrojů energie a její vyřešení bude znamenat definitivní a poslední důležitý krok k návratu k přirozeným energetickým zdrojům za současného zachování kvality života naší společnosti.

Akumulační zásobníky lze rozdělit podle několika hledisek patrných z následujícího grafického vyjádření na obr. 2.21. Ze všech prvků solárních soustav je právě akumulace nesmírně zajímavým prvkem, nabízejícím nekonečné konstrukční a principiální varianty a možnosti. Na trhu a ve vývoji je tolik variant a konstrukčních řešení zásobníků tepla, že by o tomto mohla být napsána samostatná publikace. Pro malé solární systémy pro přitápění v RD se proto zaměříme spíše na klasické zásobníky malé a střední a jejich konstrukce, které slouží jako kombinované akumulátory pro ohřev TV a zároveň pro přitápění.

Obr. 2.21. Základní rozdělení zásobníků tepelné energie

Jak malé solární soustavy pro ohřev TV, tak solární systémy větší pro přitápění vyžadují akumulaci tepelné energie. Na obr. 2.22. lze na prvním grafu pozorovat typický odběr TV v průběhu dne, kdy nejvíce spotřeby TV zaznamenáváme při ranní a večerní hygieně a největší pravděpodobnost solárních zisků při optimálně orientovaném kolektorovém poli máme okolo poledne. Druhý diagram na obr. 2.22. znázorňuje větší solární soustavu v průběhu zimního dne a požadavky na TV podobně jako na předchozím obrázku plus požadavky na vytápění, které se budou pochopitelně lišit na základě venkovních podmínek a tepelné kvality budovy. Většinu budov však vytápíme ve dvou režimech, v denním a útlumovém nočním provozu. Další akumulace znamená překlenutí dní s horšími slunečními podmínkami.

Hlavními parametry akumulačních tepelných zásobníků je jejich kapacita, která nejvíce ovlivňuje jejich velikost. Dále jejich efektivita nabíjení a vybíjení způsobující účinnější využití solárního systému, zpravidla hodnocená využitelností slunečních kolektorů v procentech (SF-solar fraction).

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

- 22 -

Obr. 2.22.

Denní bilance energetické nesoučasnosti – poptávka versus nabídka

2.2.1. Typické zásobníky pro kombinované solární systémy pro přitápění a ohřev