Navrhování a montáž slunečních kolektorů
THERMOSOLAR (HELIOSTAR)
Obsah 1. Úvod....................................................................................................................... 3 2. Základní údaje o slunečním záření ..................................................................... 3 3. Způsoby využití sluneční energie ....................................................................... 5 4. Klasifikace termických kapalinových slunečních kolektorů............................. 6 5. Z čeho se skládá plochý kapalinový sluneční kolektor .................................... 6 6. Ztráty tepla v kolektoru, účinnost kolektorů ...................................................... 9 7. Výběr vhodného typu kolektoru podle účelu použití ...................................... 11 8. Od slunečního kolektoru k solárnímu systému ............................................... 15 8.1. Příslušenství kolektorů ................................................................................... 15 8.2. Nosné konstrukce ........................................................................................... 18 8.3. Potrubní rozvody a ostatní hydraulické komponenty .................................. 19 8.3.1.Potrubí ............................................................................................................ 19 8.3.2.Tepelné izolace.............................................................................................. 19 8.3.3. Expanzní nádoba a pojistný ventil .............................................................. 19 8.3.4. Solární instalační jednotka .......................................................................... 20 8.3.5. Absorpční odplyňovač ................................................................................. 22 8.3.6. Trojcestný přepínací ventil .......................................................................... 22 8.4. Boilery, zásobníky a výměníky tepla.............................................................. 23 8.5. Elektronické regulátory................................................................................... 24 9. Hydraulické schemata solárních systémů ....................................................... 29 9.1. Příprava teplé pitné vody (TUV) ..................................................................... 29 9.1.1. Příprava TUV samotížnymi kolektormi ....................................................... 29 9.1.2. Příprava TUV kolektormi s nuceným oběhom ........................................... 29 9.2. Příprava TUV v kombinaci s podporou vytápění (tzv. kombi- systémy) alebo ohřevem vnitřního bazénu.......................................................................... 32 9.3. Příprava TUV v kombinací s podporou vytápění a ohřevem ..................... 33 9.4. Způsoby napojení slunečních kolektorů na bazén....................................... 34 10. Dimenzování komponent solárního systému, použití sestav ................... 36 10.1. Stanovení počtu slunečních kolektorů ..................................................... 36 10.1.1. Potřebný počet kolektorů na přípravu TUV.............................................. 36 10.1.2. Potřebný počet kolektorů na podporu vytápění ...................................... 38 10.1.3. Potřebný počet kolektorů na ohřev bazénů ............................................. 38 10.2. Určení velikosti zásobníků a výměníků tepla.............................................. 39 10.3. Určení průměru potrubí a velikostí ostatních hydraulických komponent 40 11. Ekonomické a ekologické aspekty solární energetiky.................................. 40 12. Příklady realizácí kolektorů Heliostar ............................................................. 43 13. Nejčastější otázky............................................................................................. 43 14. Seznam potřebného nářadí na montáž solárních systémů........................... 45 15. Zajímavé stránky se solární tématikou na Internetu: ................................... 46 16. Prognózy vývoje využívání sluneční energie ................................................. 47 17. Legislatíva v solární oblasti............................................................................. 49 18. Vzory předávacích protokolů .......................................................................... 49 19. Hlavní přednosti slunečních kolektorů Heliostar........................................... 55
2/58
1. Úvod Poslední desetiletí minulého století přinesla zásadní změny v poznání lidstva o nevyhnutelnosti aktivně pracovat na ochraně životního prostředí. Dostali jsme se do stádia, kdy je neúnosné chovat se k přírodě tak macešsky, jak to bylo v průběhu celého 20. století. Globální oteplování, hromadění nebezpečných látek, znečišťování životního prostředí a další negativní jevy spojené s lidskou činností už dnes představují hrozbu samotné existenci lidské civilizace. Podstatnou měrou se na těchto negativních jevech projevuje spalování fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn, hořlavé břidlice, rašelina) na energetické účely. Vyspělý svět si uvědomuje životní nevyhnutelnost snižovat spotřebu energie a zvyšovat využívání jejich alternativních, obnovitelných zdrojů, které mají v podstatě všechny svůj původ ve sluneční energii - jedná se o její různé formy. V případě slunečních kolektorů se jedná o její přímé využití. 2. Základní údaje o slunečním záření Zdrojem energie našeho Slunce je termojaderná syntéza, kdy se vodík mění 6 na hélium. Každou sekundu se 4.10 tuny hmoty Slunce přemění na energii, která se vyzáří do okolního vesmíru. Spektrální složení slunečního záření se pohybuje od rentgenové oblasti 10-10 m až po rádiové vlny. Výkon, který Slunce takto vyzáří do 26 prostoru je 3,8 . 10 W. Z tohoto obrovského množství dopadá na Zem jen nepatrná část - 1,7 . 10 17 W, což za rok představuje 1,5.10 18 kWh. Toto množství však převyšuje současnou energetickou spotřebu lidstva přibližně 15 000 krát. Sluneční energie dopadá na Zem v značně zředěné formě. Na hranici zemské atmosféry je to cca 1360W/m2. Toto je tzv. sluneční záření konstantní. Při průniku zemskou atmosférou se část této energie odrazí a pohltí, takže na kolmo orientovanou plochu na zemi dopadne maximálně 1000 W/m2 ve formě přímého a difúzního záření. Difúzní složka vzniká rozptylem přímého světla v mracích a nečistotách v ovzduší a odrazem od terénu.
Obr.1: Jednotlivé složky slunečního záření
Obr.2: Dopad záření na kolektor
Kromě malé energetické hustoty se sluneční záření vyznačuje též značnou časovou a místní nerovnoměrností. V letním půlroce dopadne na zem přibližně 75% celoroční sumy globálního záření. Jsou velké rozdíly v závislosti na geografické poloze. Dokonce i v rámci samotného Slovenska jsou určité rozdíly mezi
3/58
jednotlivými regióny. Na solárních mapách SR a ČR se vyjímají oblasti kolem Dudinců, Komárna, vysokých poloh Vysokých Tater a jižní Moravy s největším ročním solárním ziskem. Na opačném konci jsou oblasti severozápadního a
severovýchodního Slovenska a severozápadních Čech. Obr.3: Roční průběh jednotlivých složek slunečního záření
Obr.4: Solární mapa Slovenska
4/58
Obr.5: Solární mapa Česka Tyto rozdíly nejsou při aktivním využívaní sluneční energie prostřednictvím slunečních kolektorů významné. Pro porovnání je možno uvést Švédsko nebo Dánsko, které mají podstatně horší solární podmínky než SR nebo ČR a přitom patří k průkopníkům ve využívaní solárního tepla. 3. Způsoby využití sluneční energie Kromě geotermálního tepla mají všechny obnovitelné zdroje energie svůj původ v energii sluneční. Ta se po dopadu na zemský povrch mění na energii větru, vodních toků, biomasy a další formy. Využívá se tedy přímo a nepřímo, aktivními i pasivními způsoby. Když hovoříme o pasivním využívaní, máme na mysli především stavební řešení, které v maximální možné míře využijí sluneční teplo na ohřev budov. Základem jsou obvykle velké na jih orientované prosklené plochy s nízkým koeficientem prostupu tepla. Takto získané teplo se akumuluje ve zdech a podlahách a kvalitní vnější tepelná izolace minimalizuje jeho únik ven. Tato řešení se široce využívali už v antickém světě, dnešní moderní a ekologicky šetrná architektura se k nim úspěšně vrací. I v tomto případě platí okřídlená fráze, že ,,všechno nové je dobře zapomenuté staré“. Pro aktivní získávaní a přeměnu sluneční energie slouží různé typy sběračů. Ty ji mohou dodávat ve formě tepelné, elektrické, mechanické nebo chemické. V dalším se budeme zabývat jen přeměnou slunečního záření na teplo v termických kapalinových slunečních kolektorech. Takováto zařízení se používají především na přípravu teplé vody na sanitární účely, na ohřev bazénů, podporu vytápění, na výrobu technologického tepla i chlazení. Jejich konstrukce a použité materiály jsou velmi různorodé, závisí na účelu použití a klimatických podmínkách, ve kterých jsou nainstalována. V minulosti bylo možné často vidět různé amatérské konstrukce, dnes převažují továrensky vyráběné produkty. Ty poskytují obvykle za přijatelnou cenu podstatně vyšší užitkové vlastnosti než amatérské konstrukce.
5/58
Obr.6: Využití termických a fotovoltaických panelů 4. Klasifikace termických kapalinových slunečních kolektorů Možných způsobů klasifikace možno vybrat více. Pro naše potřeby zvolíme následující dělení: standardní
- ploché
vakuové
- ploché - trubicové
5. Z čeho se skládá plochý kapalinový sluneční kolektor I když existuje hodně různých typů a konstrukčních řešení slunečních termických kolektorů, u většiny se vyskytují následující Základní komponenty : - absorbér se systémem odvodu tepla - skříň kolektoru - transparentní kryt - tepelná izolace Další údaje a popisy budeme vztahovat především ke kolektorům Heliostar. Absorbér je základem každého slunečního kolektoru. Jeho úlohou je pohlcovat viditelnou a blízkou infračervenou oblast slunečního spektra a přeměňovat ji na teplo. Získané teplo přestupuje do kanálů v tvaru meandru nebo lyry, v kterých proudí teplonosná kapalina. Ta ho následně odevzdává spotřebiči ve vhodném výměníku tepla. Pro zvýšení účinnosti slunečních kolektorů se používají různé typy selektivních konverzních vrstev. V případě Heliostarů je to tenká vrstva Al 2 O 3 pigmentovaného koloidním niklem. Základní vlastností selektivní vrstvy je to, že intenzívně pohlcuje sluneční záření, ale jen omezeně emituje dlouhovlnné tepelné paprsky. Tím se liší od obyčejné černé barvy, která sice také intenzívně absorbuje, ale zároveň intenzívně vyzařuje do okolí teplo. Selektivní konverzní vrstva se vyrábí elektrochemickým způsobem na podložce z hliníkovo-hořčíkové slitiny. Ze zadní strany absorbéru je do něho
6/58
mechanicky zalisovaná měděná trubička. Velká kontaktní plocha výrazně snižuje odpor při přestupu tepla z absorbéru do teplonosné kapaliny. Na umístění, upevnění a ochranu absorbéru slouží skříň kolektoru. Ta je dodnes u většiny výrobců složená z plechů a profilů spojených do více nebo méně těsné sestavy. Kolektory Heliostar mají skříň zhotovenou hlubokotažným lisováním plechu z hliníkovo-hořčíkové slitiny. Tato konstrukce zaručuje dokonalou těsnost vůči vnikání dešťové vody, mechanickou tuhost a umožňuje vyrábět unikátní plochý vakuový kolektor. Na kolektorovou skříň je shora upevněný transparentní kryt. Všichni významní výrobci slunečních kolektorů používají k tomuto účelu solární bezpečnostní sklo. To se vyznačuje maximální možnou transmisivitou (cca 89-91 %) ve viditelné a blízké infračervené oblasti slunečního spektra. Jeho bezpečnostní vlastnosti se dosahují kalením. Někteří výrobci a ve zvláštních případech i Thermosolar používá rastrované sklo. To je z jedné strany hladké a z druhé má drobné výstupky, které zmenšují ztráty odrazem při ostrém úhlu dopadu. Zároveň se však mohou v prohlubeninách shromažďovat nečistoty, které následně zhoršují jeho propustnost. Jeho použití je vhodné v oblastech, kde není velká prašnost, v blízkosti letišť a jiných objektů, kde je třeba zabránit odleskům velkých prosklených ploch. Transparentní kryt snižuje ztráty tepla přední stranou kolektoru. Ztráty zadní stěnou skříně a boky snižuje vhodná tepelná izolace. V případě standardních kolektorů Heliostar je to speciální minerální vlna. Použití obyčejné minerální vaty, která je určená na stavební účely, je vyloučené, protože může dojít k odpaření a následné kondenzaci pojiva na vnitřní straně skla. V případě plochých vakuových kolektorů Heliostar 400 V úlohu tepelné izolace plní vakuum, které je v přírodě nejlepším tepelným izolantem z hlediska přestupu tepla vedením a prouděním. Ztráty tepla sáláním je možno zmenšit použitím vhodně umístněných reflexních ploch. V kolektorech Heliostar 400 V tuto úlohu plní hliníková reflexní fólie na dně vaničky, která odráží dlouhovlnné tepelné záření směřující od absorbéru dozadu. V současné době se nejčastěji používají následující konstrukční spoje absorbční desky a trubkového registru v slunečních termických kolektorech: Pájení. Jeho nevýhodou je uvolňování plynů z používaných tavidel, ztráta pevnosti při rostoucích stagnačních teplotách absorbérů slunečních kolektorů a hlavně malá styčná plocha a tím relativně vysoký odpor při přestupu tepla z absorbční desky do teplonosné kapaliny proudící v trubkovém registru.
Ultrazvukové nebo laserové sváření. Nevýhodou je velký odpor pro přestup tepla z absorbéru do teplonosné kapaliny, navíc při ultrazvuku i mechanické (vzhledové) poškození selektivní konverzní vrstvy na absorbéru.
7/58
Ukážka laserem zváraného spoje
Ukážka ultrazvukem zváraného spoje
Zaválcování Zaválcování trubiček registru do předlisovaného žlábku hliníkových profilů, tvořících absorbční desku. Nevýhodou tohoto řešení je velká hmotnost absorbéru. Ukázka zaválcování měděné trubičky do hliníkového profilu Tyto nevýhody odstraňuje společnost Thermo|solar Žiar vyvinutým konstrukčním řešením. Do tenkostěnného hliníkového plechu se předlisuje speciálně tvarovaný žliabok, do kterého se po vytvoření selektivní vrstvy zalisuje trubkový registr. Výhody tohoto řešení jsou: 1. Dokonalý přestup tepla. Velká styčná plocha mezi absorbční deskou a trubkovým registrem a rychlejší dosažení turbulentního charakteru proudění. 2. velmi dobrý vzhled (bez poškození selektivní konverzní vrstvy). 3. Nízká spotřeba materiálu.
8/58
Obr. 7: Řez kolektorem Heliostar 6. Ztráty tepla v kolektoru, účinnost kolektorů Tak jako každé jiné tepelnotechnické zařízení i sluneční kolektor pracuje s určitou účinností. Ta vyjadřuje jeho kvalitu a závisí především na ztrátách tepla do okolí. Ztráty dopadajícího slunečního záření nastávají už na transparentním krytu. Od něho se část paprsků odráží a část pohlcuje a následně zpětně vyzařuje do okolí. Ztráty na transparentním krytu nejsou jen v případě nekrytých absorbérů, Ty jsou však určeny jen na malé zvýšení teploty média vůči okolnímu vzduchu a využívají se jen v létě. Sluneční záření, které prošlo skrz transparentní kryt, je pohlceno absorbérem. V něm se mění na teplo, kterým se nahřívá materiál absorbéru a od něho následně teplonosné médium. Ohřátý absorbér a trubičky meandru nebo lyry ztrácejí teplo sáláním, vedením i prouděním. Ztráty tepla sáláním jsou snížené jednak tím, že je nízká emisivita selektivní konverzní vrstvy a jednak jim zabraňuje transparentní kryt, který nepropouští dlouhovlnné tepelné záření, ale odráží většinu nazpět na absorbér. mezi absorbérem a krytem je však vzduchová mezera. V ní cirkuluje vzduch tím intenzivněji, čím je větší rozdíl teploty mezi absorbérem a Krytem. Takto vzniká konvektivní složka tepelné ztráty.
9/58
Obr. 8: Tepelné ztráty kolektoru Konduktivní část tepelných ztrát je tvořená prostupem skrz tepelnou izolaci do dna a boků skříně kolektoru. Je tím menší, čím kvalitnější je použitý tepelněizolační materiál. Nejčastěji se používá speciálně upravená minerální plsť. Je mimořádně důležité, aby kromě nízkého koeficientu vedení tepla λ, měla také minimální množství pojiva. Tepelné izolace na bázi různých pěnových materiálů jsou obvykle problematické z důvodu nedostatečné tepelné odolnosti. Nezanedbatelnou složku tepelných ztrát kolektoru představuje přestup tepla ze sběrných trubiček na skříň kolektoru a následně do okolního prostředí. Vyjmenovali jsme hlavní zdroje tepelných ztrát kolektoru s dopadem na jeho tepelnou účinnost. Pro účely kvantifikace a objektivního porovnávání jednotlivých kolektorů se v zkušebních laboratořích používá účinnostní rovnice: η = c0 - c1X - c2GK . x
2
kde X = Tm - Ta Gk c0 - tzv. optická účinnost, Když střední teplota kolektoru Tm je rovná teplotě okolního vzduchu Ta, (c0=ατF´) α - absorbivita konverzní vrstvy τ - solární transmisivita transparentního krytu F´ - přestup tepla z absorbéru do teplonosného média c1 - konstanta vyjadřující tepelné ztráty kolektoru [Wm-2 K-2] c2 - konstanta vyjadřující zakřivení závislosti η = f (x) (souvisí s tepelnými ztrátami) [Wm-2 K-2]
10/58
Gk - intenzita globálního slunečního záření dopadajícího na prosklenou plochu kolektoru [Wm-2] Ta - teplota vzduchu v okolí kolektoru [°C] Tm - střední teplota absorbéru, vypočítaná než součet teplot na vstupe a výstupe z absorbéru dělený dvěma [°C]
Obr. 9: Graf závislosti účinnosti kolektoru na parametru X Optická účinnost c0 závisí na vlastnostech transparentního krytu a absorbivity konverzní vrstvy. Nejvyšší je pro nekryté absorbéry, kde může dosahovat hodnoty až 95%. Při použití kvalitního solárního skla s velmi dobrou solární transmisivitou a velmi dobrým absorbérem s dobrým přestupem tepla do teplonosné kapaliny se tato hodnota pohybuje kolem 80%. O 3÷5 % je možno tento parametr zvýšit použitím antireflexních úprav skla (netýká se rastrovaného nebo vzorovaného skla). Naopak optická účinnost klesá v případě trubicových vakuových kolektorů. Je to způsobeno větším odrazem na zakřiveném válcovém povrchu vakuové trubice. Konstanty c1 a c2 závisí na konstrukci kolektoru, použitého tepelněizolačního materiálu a ve skutečnosti představují velikost tepelných ztrát kolektoru při různých provozních podmínkách. Jejich hodnoty se určují měřeními v zkušebních laboratořích. Rozdíly v těchto konstantách u různých výrobců vyjadřují Jejich konstrukční a technologickou úroveň. 7. Výběr vhodného typu kolektoru podle účelu použití
11/58
Už jsme uvedli, na jaké účely se dají použít sluneční termické kolektory a také, jaké jsou typy kolektorů. Je zřejmé, že neexistují univerzální kolektory, které jsou vhodné na všechny účely, ale je potřebné vybrat technicky i ekonomicky vyhovující typ. Kritérii výběru jsou: - požadovaná teplota spotřebiče- nízkoteplotní ohřev bazénové vody nebo vysokopotenciální průmyslové teplo - sezónní nebo celoroční provoz - cenová úroveň - možnost dodatečného rozšíření - místo a způsob upevnění kolektorů Nekryté absorbéry (plastové, textilní, příp. kovové) jsou vhodné pro účely nevelkého zvýšení teploty. Typickým příkladem v našich podmínkách je ohřev venkovních bazénů v letním období. Tyto absorbéry mají největší optickou účinnost, protože nemají optické ztráty na transparentním krytu. Úspěšně pracují, když se voda v nich ohřívá na cca 25-35 °C. při vyšších teplotách Jejich účinnost prudce klesá, a proto se nehodí na celoroční přípravu teplé pitné vody (TUV) a už vůbec ne na solární podporu vytápění. Ohřívaná bazénová voda obvykle přímo proudí skrz ně bez výměníku a i dražší diferenční termoregulátory možno nahradit lacinými termostaty, které sepnou cirkulační čerpadlo vždy, když je teplota vody v absorbéru vyšší než např.25 °C. Neselektivní kolektory s jednoduchým zasklením jsou vhodné především na přípravu TUV v letním půlroce a také v kombinaci s ohřevem bazénové vody. Při poklesu intenzity slunečního záření a teploty okolního vzduchu rychle klesá jejich účinnost a v zimním období jsou prakticky odstaveny z provozu.
Obr.10: Vhodné způsoby využití různých typů kolektorů Vakuové kolektory jsou vhodné především na celoroční přípravu TUV, ohřev interiérových bazénů, podporu vytápění i výrobu technologického tepla. Absorbéry mají selektivní vrstvu a vakuum odstraňuje ztráty vedením a prouděním. V dalším podrobně rozebereme typy vyráběné a dodávané firmou Thermosolar Žiar (TSZ). Jsou to různé modifikace slunečních kolektorů se selektivní 12/58
absorbční vrstvou s jednoduchým zasklením a nucenou i samotížnou cirkulací teplonosného média. Kromě standardních kolektorů s tepelnou izolací na bázi minerálních vláken vyrábí a dodává TSZ i plochý vakuový typ. Standardní kolektory jsou vhodné na celoroční přípravu TUV, nepřímý ohřev venkovních i vnitřních bazénů a při vhodných podmínkách i na podporu vytápění. Jedině kolektory typu H 330, H 380 a 390 jsou vhodné na instalaci do systémů se samotížnou cirkulací, především na ohřev TUV v letním období. Ostatní typy mají ze zadní strany absorbéru zalisovaný meandr z měděné trubičky. Nucená cirkulace čerpadlem ve spojení s elektronickými regulátory zabezpečuje maximální využití sluneční energie i při nízké intenzitě slunečního záření. Jednotlivé modely mají podobné výkonové parametry, liší se vzhledem a hydraulickými odpory. Zvláštní pozornost si zaslouží plochý vakuový kolektor H 400 V. Jeho konstrukce nese v sobě výhody plochých i vakuových kolektorů. Obvyklou minerální tepelnou izolaci v něm nahrazuje podtlak na úrovni 5-200 mbar. V tomto rozpětí se už neprojevují ztráty tepla konvekcí, zůstává jen vedení v plynech a sálání.
13/58
Kolektory Heliostar
H 250
způsob montáže vnější plocha (brutto) plocha apetúry plocha absorbéru (netto) objem absorbéru optická účinnost ηo absorbce a emisivita e82 hmotnost šířka kolektoru výška kolektoru hloubka kolektoru efektivní koeficient průchodu tepla korekční súčinitel uhlu dopadu záření vana
k1 k2
m2 m2 m2 l % kg mm mm mm W/m2.K 2 2 W/m .K
kdir ta (50o) -
zasklení těsnění izolace, minerální, speciální absorbér – typ absorbér - materiál teplonosné médium vstup do kolektoru výstup z kolektoru jmenovitý průtok doporučená provozní teplota stagnační teplota při záření 1000 W/m2 a teplotě okolí 25 oC minimální provozní teplota maximální provozní tlak min. zisk podle STN EN 12975-1,2
Rp Rp l/min o C o
H 300 N2P+
H 330 N8P
H 390 N7P
H 400 V
vertikální
vertikální
horizontální
vertikální
vertikální
vertikální
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
2,03
1,76
1,78
1,78
1,77
1,78
1,84
1,76
1,78
1,78
1,77
1,78
1,76
1,2
1,57
1,7
1,5
1,4
1,3
80
80
80
80
80
81
min.0,94
min.0,95
min.0,95
min.0,94
min.0,94
min.0,94
max.0,16
max.0,16
max.0,16
max.0,17
max.0,17
max.0,16
42
39
39
43
43
49
1009
1009
2009
1009
1009
1009
2009
2009
1009
2009
2009
2009
75
75
75
75
75
75
4,843
4,843
4,843
4,843
4,843
2,61
0,0185
0,0185
0,0185
0,0185
0,0185
0,008
0,938
0,938
0,938
0,938
0,938
0,938
Al-Mg bezpečnostní, solární, 4 mm
Al-Mg Al-Mg bezpečnostní, solární, bezpečnostní, solární, 4 mm 4 mm
Al-Mg Al-Mg Al-Mg bezpečnostní, solární, bezpečnostní, solární, bezpečnostní, solární, 4 mm 4 mm 4 mm
EPDM
EPDM
EPDM
EPDM
EPDM
speciálně
40 mm
40 mm
40 mm
40 mm
40 mm
vakuum
lamelový
celoplošný
celoplošný
profilový
profilový
lamelový
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Solaren EKO
Solaren EKO
Solaren EKO
Solaren EKO
Solaren EKO
Solaren EKO
12x1
18x1
18x1
18x1
18x1
18x1
12x1
18x1
18x1
18x1
18x1
18x1
15-25
25-100
25-100
25-100
25-100
25-100
pod 100
pod 100
pod 100
pod 100
pod 100
nad 100
170
170
178
178
219
C 178 C -32 kPa 600 kWh/ m2.rok 525 o
H380 N2L
-32
-32
-32
-32
-32
600
600
600
600
600
525
525
525
525
680
14/58
Použití H 400 V je opodstatněné v aplikacích, kde je potřeba i při nízké intenzitě slunečního záření a nízkých venkovních teplotách dosahovat vyšší teploty a výkonu. Kromě celoroční přípravy TUV je to především ohřev interiérových bazénů s celoročním provozem, podpora nízkoteplotních topných systémů, výroba technologického tepla a solární chlazení.
Obr.11: Řez plochým vakuovým kolektorem Heliostar 400 V 8. Od slunečního kolektoru k solárnímu systému Kromě samotných kolektorů jsou pro správné fungování systému jako celku potřebné další součásti a komponenty. Rozdělíme je do následujících skupin: - spojující příslušenství kolektorů - nosné konstrukce - potrubní rozvody a ostatní hydraulické komponenty - boilery, zásobníky a výměníky tepla - elektronické regulátory - teplonosné kapaliny 8.1. příslušenství kolektorů Na připojení kolektorů k potrubním rozvodům slouží základní montážní soubory a mezi sebou se kolektory spojují rozšiřovacími montážními soubory. Aktuální údaje o připojovacích prvcích jsou na www.sany.cz , kde je dostupná všechna dokumentace k prodávaným součástem.
15/58
Obr.12: Příklad základního montážního souboru.
Obr.13:Příklad rozšiřovacího montážního souboru. Když si to vynutí provozní nebo jiné důvody, jsou k dispozici také odvzdušňovací soubory, které umožňují svést ruční odvzdušnění kolektorů na vhodné přístupné místo.
16/58
Redukční soubory umožňují propojení kolektorů na potrubní rozvod z Cu trubiček Φ 18x1 při použití základního montážního soboru s Φ 22 mm. Zvláštním příslušenstvím vakuových kolektorů je vakuový adaptér. V případě většího počtu kolektorů doporučujeme instalovat 1 kus na každých 6÷8 ks vakuových kolektorů zapojených do bloků. Je to proto, že v případě vakuové netěsnosti je jednodušší její identifikace v menším počtu kolektorů. Vakuový adaptér umožňuje napojení vývěvy, zavzdušnění kolektorů, plnění kryptonem i vizuální kontrolu stavu vakua na vakuoměru.
Obr.14:Vakuový kryptonový adaptér
17/58
8.2. Nosné konstrukce Nosná konstrukce slouží na optimální a spolehlivé upevnění kolektorů na zvoleném místě. Všechny jsou zhotovené z hliníkových eloxovaných profilů, což zaručuje jejich dlouhou životnost a plnou recyklovatelnost. K dispozici jsou řešení na všechny typy střech a běžných střešních krytin, na svislou stěnu i pro integraci do střešní krytiny. Aktuální údaje o nosných konstrukcích jsou na www.sany.cz, v sekcii DOWNLOAD, kde je dostupná všechna dokumentace k prodávaným součástem.
Obr.15: Příklad nosné konstrukce na rovnou střechu
Obr.16: Příklad nosné konstrukce na šikmou střechu
18/58
8.3. Potrubní rozvody a ostatní hydraulické komponenty. 8.3.1.Potrubí Na potrubí doporučujeme používat měď. Použitelné jsou sice i černé ocelové trubky, ale ty jsou příliš těžké a montážní práce s nimi podstatně náročnější. Nevhodné jsou pozinkované trubky, protože teplonosné kapaliny neobsahují inhibitory koroze na zinok. Vyloučené je použití běžných topenářských plastových trubek na bázi polyetylénu, polypropylénu a jiných polymerů, protože nejsou dostatečně tepelně odolné na použití v primárním okruhu. Podrobnější údaje jsou v kap. 10.3. Orientační dimenzování počtu kolektorů a rozměru potrubí Počet kolektorů
Maximální délka potrubí
Rozměr Cu trubky
Low flow
High flow
12 – 18
4–6
30 m
Ø18 x 1 mm
18 – 28
6 – 10
30 m
Ø22 x 1 mm
8.3.2.Tepelné Izolace. Tepelná izolace minimalizuje tepelné ztráty z rozvodů do okolí. Stejně jako v případě trubek je prvořadým požadavkem tepelná odolnost, dlouhodobě musí odolávat teplotám více než 150°C a krátkodobě do 180÷200°C. Úplně jsou z tohoto důvodu vyloučené izolace na bázi pěnového polyetylénu /Tubex,Mirelon a pod./. Z plastových materiálů je vhodný přírodní kaučuk. Teplotně bezproblémové je použití minerálních izolací. V zájmu zjednodušení montáže jsou nejvhodnější izolační skruže. Na ochranu proti působení atmosférických vlivů jsou pokryty kašírovanou hliníkovou fóliou. Určitou nevýhodou použití těchto tvarovek ve vnějším prostředí je jejich napadání ptáky. Po poškození fólie je samotná izolace vystavena působení srážkové vody, a proto je potřebné chránit ji vhodným krytem. 8.3.3. Expanzní nádoba a pojistný ventil Správně zvolená expanzní nádoba je základem dlouhodobé bezproblémové provozu solárního systému. Dimenzování její velikosti je odlišné od výpočtu pro topné soustavy. Expanzní nádoba primárního okruhu solárního systému musí kompenzovat změny objemu kapaliny v rozsahu od -30°C do 180 °C (resp.220°C při H 400 V) a navíc musí mít dostatečný objem pro případ úplného vyvaření kapaliny v kolektorech. Konstrukční materiály musí odolávat chemickému působení použité teplonosné kapaliny. Při správné dimenzované expanzní nádobě tlak v primárním okruhu nedosáhne hodnotu otevření pojistného ventilu. Jestliže změna objemu při úplném „vyvaření“ kolektorů je výrazně větší než tepelná roztažnost kapaliny, ve všeobecnosti platí, že na 1 kolektor Heliostar je potřebný nominální objem expanzní nádoby 6l. Důležitým momentem je hodnota tlaku dusíkového (vzduchového) měchu před naplněním okruhu teplonosnou kapalinou. Ta je rovná hydrostatickému tlaku, t.j. výškovému rozdílu mezi nejvyšším bodem kolektorového pole a umístěním expanzní nádoby v strojovni. Kapalinu v studeném stavu je třeba naplnit na tlak o 70kPa (0,7 bar) vyšší. Při takovém plnění je bod varu teplonosné kapaliny 19/58
v kolektorech cca 120°C. Při přerušení cirkulace chladicí kapaliny skrz kolektor, např. v důsledku výpadku napájení oběhového čerpadla, se kapalina vyvaří a vzniklé páry vytlačí ostatní kapalinu mimo oblast vysokých teplot. Takto se výrazně zmenšuje množství kapaliny, které se nahřívá na teplotu způsobující degradaci propylenglykolu a inhibitorů koroze s následným zkrácením doby její životnosti. Na dosažení tohoto cíle je však potřeba zabezpečit, aby na přívodním potrubí do kolektorového pole v jeho bezprostřední blízkosti nebyly úseky s protispádom. Z použití v primárním okruhu solárního systému jsou vyloučené otevřené expanzní nádoby z následujících důvodů: - nemožnost zabezpečení dostatečného tlaku v systéme - průnik vzdušného kyslíku difúzí skrz hladinu - degradace inhibitorů koroze pod vlivem O2 - ztráty kapaliny odparem Hlavním bezpečnostním prvkem primárního okruhu je pojistný ventil. Standardně se používají s otváracím tlakom 600 kPa (6 bar).
8.3.4. Solární instalační jednotka Solární instalační jednotka obsahuje všechny hydraulické komponenty nutné pro činnost a bezpečnost solárního systému s nucenou cirkulací teplonosné kapaliny. Používá se buď jedno- nebo dvouvětvová. S použitým oběhovým čerpadlem UPS 25-60 je použitelná do cca 20 kolektorů. Pro větší systémy je potřebné dimenzovat komponenty jednotky hydraulickým výpočtem a sestavit ji z jednotlivých častí.
Obr.17: Solární instalační jednotka dvouvětvová
20/58
1.Kulový kohout 2.Přední izolace 3.Upevnění SIJ na stěnu 4.Boční izolace levá 5.Boční izolace pravá 6.Pojistná armatura 7.Svírací šroubení 8.Napájení čerpadla 9.Čerpadlo Grunfos UPS 25-60 10.Zadní izolace přírub
Obr.18: solární instalační jednotka jednovětvová
1.Kulové kohouty 2.Přední izolace 3.Upevnění SIJ na stěnu 4.Boční izolace levá 5.Boční izolace pravá 6.Pojistná armatura 7.Svěrné šroubení 8.Napájení čerpadla 9.Čerpadlo Grunfos UPS 25-60 10.Zadní izolace přírub
Obr.19: solární instalační jednotka dvouvětvová
21/58
22/58
8.3.5. Absorpční odplyňovač Kromě ručních odvzdušňovacích ventilů na kolektorech (příp. jiných místech primárního okruhu) je vhodné použití absorpčního odplyňovače. Ten se montuje do studené větve primárního okruhu a umožňuje odstranit z teplonosné kapaliny plyny, které jsou v ní rozpuštěné. Využívá se na to tzv. koalizační efekt. K němu dochází při prudkém snížení rychlosti proudění kapaliny po jejím vstupu do rozšířené komory odplyňovače. Lokálně tak dochází k poklesu tlaku v kapalině, což výrazně snižuje rozpustnost plynů. Uvolňování bublinek vzduchu podporují i PALL - kroužky. Absorpční odplyňovač je v činnosti zejména během uvádění systému do provozu a v prvních dnech po spuštění. Později sporadicky uvolňuje z kapaliny plyny, které v minimálním množství vznikají v primárním okruhu v důsledku fyzikálních a chemických procesů. Na tomto místě je třeba poznamenat, že použití automatických odvzdušňovacích ventilů na kolektorech je nepřípustné z následujících důvodů: - běžné automatické odvzdušňovací ventily mají obvykle plastové součásti, které nejsou odolné teplotám, které se dosahují při stagnačních podmínkách v kolektorech - když se i použijí celokovové ventily, jejich základní funkcí je uvolňování plynů a par, a tak při vyvaření kolektorů pouštějí do ovzduší páry drahé teplonosné kapaliny -propouštěcí otvor se může ucpat drobnou nečistotou, která následně neumožní uzavíracímu mechanizmu spolehlivě otvor utěsnit a následně dochází k trvalému úniku teplonosné kapaliny
1. Vzduchová komora 2. Teleso z mosadze 3. Odvzdušňovací ventil 4. Plavák 5. Přednášecí mechanizmus 6. PALL- prstence 7. Ochranná platnička
8.3.6. Trojcestný přepínací ventil V případě víceokruhových solárních systémů je možné jednotlivé okruhy spínat buď samostatnými oběhovými čerpadly nebo pomocí 3-cestných přepínacích ventilov. V závislosti na typu jsou přepínací ventily osazené buď servo pohonem nebo elektrotermickými ovladači. Důležitým požadavkem je dostatečně rychlé přepínání z jedné polohy do druhé a těsnost kvůli spolehlivému oddělení jednotlivých okruhů. Technické údaje: připojení: ø22 mm pájecí nátrubek maximální provozní tlak: 600 kPa
23/58
Přípustný tlakový rozdíl: 75 kPa Teplota média: do 120°C, krátkodobo 140°C Popis funkcie: Trojcestný ventil TA 3 má jeden vstup a dva výstupy. Protékající médium cirkuluje podle polohy ventilového vřetene od jednoho k druhému výstupu. Na přepínání ventilu pomocí dvoupolohového regulátoru se používá například elektrotermický ovladač TA. V bezproudové poloze (vypnuté) je rovný průchod uzavřený a úhlový úplně otevřený (dvoupolohové chování bez mezipolohy). Při průchodu proudu se chová naopak. Ovladač pracuje s rozpínavou kapalinou, která je ohřívaná elektrickým proudem. Během přepínání nevznikají v systému žádné tlakové rázy. Nevýhodou přepínacích ventilů je jejich nesymetrická hydraulická charakteristika odpor při průtoku v přímém směru se liší od odporu při průtoku skrz by-pass. Po čase, a zejména při opakovaném přehřátí může, dojít k narušení těsnosti a potom ventil nezabezpečí úplné oddělení okruhů. Z uvedených důvodů doporučujeme upřednostňovat Použití samostatných oběhových čerpadel v každém okruhu, což může být i cenově výhodnější. 8.4. Boilery, zásobníky a výměníky tepla. (Viz i 10.2) V závislosti na účelu využití solárního tepla a schématu zapojení se používají různá zařízení na odevzdávání a uchovávání tepla. Pro menší solární zařízení na přípravu TUV se používají solární boilery. Oproti „obyčejným“ bojlerům jsou zde tyto rozdíly: - mají přibližně dvojnásobný objem, což umožňuje překlenout disproporci mezi dobou slunečního svitu a spotřeby TUV během dne a překlenutí 1-2 letních dní bez slunečního svitu - mají výrazně větší teplosměnnou plochu solárního výměníku- orientačně 2 2 0,25 ÷0,30 m teplosměnné plochy na 1 m absorbéru - jsou téměř výlučně stojaté, podle možnosti štíhlé na dosažení co nejlepší stratifikace tepla - mají kvalitní tepelnou izolaci - v horní časti je zabudovaná elektrická odporová špirála nebo dohřívací výměník napojený na kotel ÚK
24/58
Typická konstrukce vícvalentného solárního boileru. Ve spodní časti je umístněný solární výměník a v horní dohřívací s napojením na kotel ústředního topení. Standardní součástí většiny solárních boilerů je elektrická špirála.
Zásobník typu „nádoba v nádobe“ umožňuje akumulovat nejen teplo ze slunečních kolektorů, ale I z jiných zdrojov. Teplá voda se připravuje v ponořeném menším zásobníku. Na dohřev může také sloužit elektrická odporová špirála.
Zásobník tepla s konstrukcí umožňující dobré rozvrstvení teploty ve výškovém profilu. Kromě slunečních kolektorů je možné ohřívat ho také jinými zdroji tepla. Na spotřebu se odebírá teplá voda z horních vrstev.
*na objednávku ** u solárních bojlerů typu SISS tato hodnota znamená objem nádoby na teplou užitkovou vodu ( vnitřní nádoby) ***u solárních bojlerů typu SISS tato hodnota znamená využitelný objem výměníkovém nádoby ( vnější nádoby ) bez objemu vnitřní nádoby a výměníku Pro větší solární zařízení (nad 12- 15 ks kolektorů) je už konstrukčně složité vyrábět boilery s dostatečně velkým zabudovaným tepelným výměníkem. Potom se už používají zásobníkové nádrže TUV s externími protiproudými výměníky. 8.5. Elektronické regulátory. Množství dopadajícího slunečního záření obvykle neodpovídá požadavkům okamžité potřeby energie. Z tohoto důvodu je nutné, aby se sluneční energie akumulovala. Elektronické regulátory solárního systému musí zabezpečit v případě vhodných pracovních podmínek přenos získaného tepla do
25/58
spotřebiče. Současně musí zabránit vynášení tepla ze zásobníku a zabezpečit dodržení bezpečných teplot v zásobníku. V klimatických podmínkách střední Evropy je použití gravitačních (samotížných) solárních systémů technicky i ekonomicky nevýhodné, a proto se předpokládá použití oběhového čerpadla. Nejčastějším principem práce solárních regulátorů je využívání rozdílu teplot (∆T) mezi kolektory a spotřebičem. Když je teplota v kolektoru vyšší než ve spotřebiči o nastavenou hodnotu ∆T, regulátor sepne čerpadlo, které zabezpečí přenos tepla do spotřebiče. Když je rozdíl teplot menší než požadovaná hodnota ∆T, čerpadlo nepracuje. Optimálním způsobem regulace průtoku teplonosného média v systému je regulace otáček oběhového čerpadla na základe požadované výstupní teploty. Takto se mění množství přečerpávaného teplonosného média v závislosti na intenzitě slunečního záření a zvyšuje efektivnost práce solárního systému. TSZ dodává dvě základní typové řady regulátorov. Na úvod zhrnieme přehledně Jejich vlastnosti. Typový řada DX4101, DX4102, DX4132, DX4133, DX4232, DX4233 a DX 4112 - 1 –, 2 – a 3 – okruhové - regulátory s mikroprocesorom - regulačný výstup: - elektromagnetické relé s přepínacími kontaktami - elektronické relé s pulznou šírkovou modulací 230V/2A - přímý a negovaný výstup - vstup: - 2 – 10 odporových senzorov - impulzný průtokoměr( opce ) - konektor E – bus, dálkové ovládání pomocí modemu apod. - regulátory typového řady DX umožňují volnější aplikaci programů - komunikace s energetickou sítí - volba práce s přepínacími ventily nebo čerpadly - činnost s programem teplotního nastavení kolektorů při přepínaní okruhů - volitelná priorita okruhů (léto - zima) - programovatelný časovač - program slunečního svitu - program intenzity slunečního záření Solární regulátor DX4101 Solární regulátor DX4101 slouží k ovládání oběhového čerpadla jednookruhového solárního systému. Regulátor měří teplotu kolektoru a spotřebiče. Když rozdíl těchto teplot dosáhne spínací hodnotu, zapne oběhové čerpadlo a teplonosná kapalina odevzdává teplo spotřebiči. Při poklesu rozdílu teplot pod nastavenou hodnotu nebo dosažení maximální teploty se oběhové čerpadlo vypne. Požadované parametry se nastavují analogově potenciometry, řídící logika je digitální.
26/58
Digitální solární regulátor DX Digitální solární regulátor DX4102 slouží na ovládání čerpadla jednookruhového solárního systému. Regulátor měří teplotu kolektoru a teplotu spotřebiče. Po dosažení spínací hodnoty diference teplot se zapne oběhové čerpadlo a teplonosná kapalina odevzdává teplo spotřebiči. Regulace otáček čerpadla optimalizuje prácu systému. Při poklesu rozdílu teplot pod nastavenou hodnotu nebo dosažení maximální teploty se oběhové čerpadlo vypne. Regulátor má i možnost výběru a nastavení doplňkových funkcí, např.: programovatelný časovač, spínání pomocných obvodů - pomocí nastavených konstant může informativně vypočítat energetický zisk solárního systému
Digitální solární regulátor DX4132 (DX4232) Digitální solární regulátor DX4132 slouží na ovládání dvojkruhových solárních systémů. Má 2 režimy přepínání solárních okruhů- buď pomocí přepínacích trojcestných ventilů nebo pomocí čerpadel. Má zabudovaný časovač, program slunečního svitu, komunikaci s energetickou sítí, volbu priorit využívání sluneční energie pro léto a zimu aj. Regulátor DX4232 je doplněný vůči předcházejícímu o regulaci otáček 2 čerpadel pomocí pulzně-šířkové modulace, měření energetického zisku s použitím impulsního průtokoměru, má 2 časovače a možnost komunikace s PC a dá se připojit přes modem nebo internet. Digitální solární regulátor DX4133 ( DX4233 ) Digitální solární regulátor DX4232 slouží na ovládání trojokruhových solárních systémů. Má dva volitelné režimy přepínání solárních okruhů: buď pomocí přepínacích trojcestných ventilů nebo pomocí čerpadel. Má zabudovaný časovač, 27/58
program slunečního svitu, komunikaci s energetickou sítí, volbu priorit využívání sluneční energie pro léto a zimu. Regulátor DX4232 je doplněný oproti předchozímu o regulaci otáček 3 čerpadel pomocí pulzně-šířkové modulace, měření energetického zisku s použitím impulsního průtokoměru, má 2 časovače a možnost komunikace PC a dá se propojit na modem nebo internet.
Digitální solární regulátor DX4112 Solární regulátor DX4112 je určený k použití ve složitých solárních a topných systémech. Je schopný regulovat tříokruhový solární systém a další tri volně programovatelné okruhy. Reguluje přepínací ventily nebo samostatná čerpadla, má všechny možnosti regulace solárních systémů jako DX4232. Topný systém může regulovat ve dvou okruzích buď podle vnitřní teploty nebo podle vnější teploty (ekvitermní regulace). Jeden regulační okruh má možnost programování v týdenním cyklu. Volně programovatelné časovače mohou spínat doplňkové zdroje tepla nebo sekundární čerpadla. Ve spojení s průtokoměrem se dá použit na bilanci získané energie ze slunce. Typový řada DC11, DC21, DC31 - 1 –, 2 – a 3 – okruhové - regulačný výstup: - elektronické relé s pulzně šířkovou modulací 230V / 50 Hz / 1 A - elektromagnetické relé230 V / 50 Hz / 6 A - vstup:
- 2 – 5 odporových senzorů, impulsní průtokoměr a senzor slunečního záření - konektor E – bus + interface (volitelně) - dálkové ovládání pomocí modemu, Internetu Regulátory typové řady DC jsou vázány způsobem použití na hydraulická schémata uvedená v návodech k nim. Jiné použití je problematické z důvodů programového omezení regulačních hladin.
Digitální solární regulátor DC11 Digitální solární regulátor DC 11 slouží na ovládání jednookruhového solárního systému. Regulátor měří teplotu kolektoru a 28/58
teplotu spotřebiče. Když diference teplot dosáhne spínací hodnotu, zapne oběhové čerpadlo a teplonosná kapalina odevzdává teplo spotřebiči. Regulace otáček čerpadla optimalizuje práci systému. Při poklesu rozdílu teplot pod nastavenou hodnotu se oběhové čerpadlo vypne. Regulátor má i možnost výběru a nastavení doplňkových funkcí. Digitální solární regulátor DC21 Digitální solární regulátor DC 21 slouží na ovládání jednoa dvouokruhových solárních Systémů. Ve svojí interní paměti má uložených 6 různých hydraulických schém, které dokáže regulovat. Kromě základních funkcí má široký výběr doplňkových (optimalizace výkonu, okamžitý výkon, energetický zisk, spínání ohřevu aj.). skrz e-bus může komunikovat s nadřazeným PC, skrz modem je možné ovládat ho i na dálku. Digitální solární regulátor DC31 Digitální solární regulátor DC 31 slouží na vysoko sofistikované ovládání jedno- a dvou- a tříjokruhových solárních systémů. V interní paměti má uložených 52 hydraulických schémat, které dokáže regulovat. Kromě regulace primárního okruhu ovládá i různé doplňkové zdroje energie. K dispozici je i široká škála doplňkových funkcí (optimalizace výkonu, okamžitý výkon, energetického zisku, spínání ohřevu a i.). prostřednictvím e-bus může komunikovat s nadřazeným PC, přes modem je možné ovládat ho i na dálku.
29/58
9. Hydraulická schémata solárních systémů
Z teorie a praxe je známo velké množství různých schémat zapojení. Vybereme jen nejčastěji se vyskytující aplikace.
9.1. Příprava teplé užitkové vody (TUV) Obr.19: Schématické znázornění výkonu solárního zařízení a potřeby tepla během
roku na přípravu TUV. 9.1.1. Příprava TUV samotížnými kolektory V těchto případech není potřebný elektronický regulátor a oběhové čerpadlo. Sluneční záření ohřeje teplonosnou kapalinu, její měrná hmotnost klesá se stoupající teplotou, a tak stoupá v cirkulačním okruhu. Střed tepelného výměníku bojleru musí být minimálně 0,5 m nad vrchní hranou kolektoru. Samotížné systémy se úspěšně využívají v zemích s teplý klimatem a v našich podmínkách na sezónní přípravu TUV v letním období. Všeobecně platí, že roční energetická výtěžnost samotížných systémů je o 20- 25 % nižší ve srovnaní s nuceným oběhem a také se jedná spíše o malá zařízení. Nezanedbatelná je i potřeba ochrany boileru a vodovodních potrubí proti mrazu, jestliže ten se obvykle nachází ve vnějším prostředí.
9.1.2. Příprava TUV kolektory s nuceným oběhem
30/58
Rozhodující část solárních ohřevů TUV v podmínkách střední Evropy se realizuje uzavřenými systémy s nuceným oběhem teplonosného média. Vhodné oběhové čerpadlo přečerpává v absorbéru ohřátou kapalinu do tepelného výměníku. Tato zařízení jsou sice technicky složitější, ale lépe využijí dopadající slunečné záření. Nejjednodušší schéma zapojení s elektrickým dohřevem.
Dohřev TUV kotlem ÚT, velmi časté schéma zapojení v novostavbách.
Dohřev TUV kotlem ÚT v samostatném zásobníkovém ohřívači, časté řešení při zabudování do existujícího systému přípravy TUV.
Odevzdávání tepla pitné vodě v externím protiproudém výměníku v systémech s větší spotřebou TUV (hotely, penzióny, nemocnice apod.).
Variant řešení v případě, kdy je možné umístnit kolektory jen ve dvou blocích: jeden orientovaný na východ a druhý na západ. Použitelný je regulátor DC 31. V případě dlouhého vedení od kolektorů
31/58
ke spotřebiči je vhodné použít takováto zapojení, která omezuje časté zapínání a vypínání čerpadla v přechodných režimech.
Kromě kolektorů je důležitou součástí solární bojler, solární instalační jednotka a elektronický regulátor. V případě větších zařízení je vhodný externí protiproudý výměník tepla. Na zajištění spolehlivosti a bezpečnosti slouží pojistný ventil a tlaková expanzní nádoba. Typický pracovní tlak v primárním okruhu je: hydrostatická výška +0,7 bar, pojistný ventil má hodnotu 6 bar. Zvětšení objemu kapaliny v takovém případě spolehlivě kompenzuje správně dimenzovaná tlaková expanzní nádoba. V speciálních případech je možné na zabránění výpadku oběhového čerpadla použit záložní zdroj napájení nebo fotovoltaiku. Když je tvrdá voda, doporučuje se instalovat zařízení na jej změkčování (fyzikální nebo chemické). Úprava tvrdosti je zvlášť důležitá při použití externích výměníků tepla a cirkulaci vody cezeň pomocí čerpadla. Každopádně je nutná instalace čerpadla, které dlouhodobě odolává působení pitné vody. Vhodné jsou bronzové, antikorové nebo plastové čerpadla používané na cirkulaci TUV v rozsáhlých rozvodoch.
32/58
9.2. Příprava TUV v kombinaci s podporou vytápění (tzv. kombi- systémy) nebo ohřevem vnitřního bazénu
Obr.20: Schématické znázornění výkonu solárního zařízení a potřeby tepla během roka na přípravu TUV, přitápění a ohřev vnějšího bazénu.
Kromě systémů na přípravu TUV raste počet instalací na kombinované Využití solárního tepla. výrazně efektívne je vyhřívání celoročně provozovaného interiérového bazénu. Ten představuje velký spotřebič nízkopotenciálního tepla během celého roka. Vďaka tomu kolektory pracují s vysokou účinností a měrným energetickým ziskom. schémata zapojení solárního ohřevu bazénové vody Podrobnější rozoberieme v kap. 9.4. Jestliže v těchto kombinacích jsou už dva spotřebiče, je potřebné rozdělit toky v primárním okruhu. V minulosti se používali zapojení s 1 čerpadlem a 3-cestným rozdělovacím ventilem s elektropohonom. Dnes se skůr preferují samostatné čerpadla pro každý spotřebič. Podporu vytápění je možné realizovat v objektech s nízkými tepelnými ztrátami a nízkoteplotným Topným systémem (stenové, podlahové vytápění).Na topné systém se možno napojit buď přímo, Např.do zpátečky vytápění nebo ohřevem
33/58
vody v centrálním tzv. kombi zásobníku, z ktorého se odebírá teplo na vytápění i přípravu TUV. Preferované zapojení dvou spotřebičů se samostatnými čerpadly v okruhu kolektorů. Výhodou je pružnější odezva na regulační zásahy, menší rozdíl v hydraulických poměrech v jednotlivých okruzích.
Zapojení dvou spotřebičů pomocí jednoho čerpadla a třícestného rozdělovacího ventilu.
9.3. Příprava TUV v kombinaci s podporou vytápění a ohřevem venkovního bazénu Oproti předcházejícímu zapojení v tomto přibývá další výměník tepla pro 3. spotřebič. U takovýchto trojkombinací sluneční kolektory v létě zabezpečují přípravu TUV a ohřev vnějšího bazénu. V době, kdy se bazén nevyužívá (v zimním půlroce), se kolektory realizuje předehřev TUV a podpora topného systému za podobných podmínek jak bylo uvedeno v předcházející kapitole. Při použití vhodných regulátorů ani takto složitý systém nevyžaduje manuální zásahy. Jednodušší regulátory mohou vyžadovat zásahy při přechodu z letního režimu na zimní a naopak. Zapojení solárního systému s třemi spotřebiči. Cirkulaci zabezpečuje jedno čerpadlo a distribuci k jednotlivým spotřebičům dva třícestné ventily.
34/58
Preferované zapojení se samostatnými čerpadly pro každý spotřebič.
9.4. Způsoby napojení slunečních kolektorů na bazén Nezávisle na typu a umístnění bazénu je výhodné překrývání hladiny. K tomuto účelu se dodávají solární plachty a různé typy žaluzií. Překrytí u exteriérových bazénů omezí nejenom znečišťování vody prachem a jinými nečistotami, ale také významnou měrou redukuje ztrátu tepla hlavně snížením odparu vody z hladiny. V tomto ohledu překrytí vyřadí část kolektorů, nebo ušetří množství jiné energie na dosažení požadované teploty vody. Je nutné upozornit na potřebný soulad a koordinaci mezi dodavateli bazénové a solární techniky. Toto řešení je vhodné v případech, kdy nejde o prodloužení koupací sezóny, ale hlavně o zvýšení teploty vody během obvyklé doby využívání venkovních bazénů, t. j. červen, červenec, srpen. Bazénová voda hnaná bazénovým čerpadlem (Č1) prochází skrz filtrační zařízení (F) a část se přes ventil (V) vrací do bazénu, část se ohřívá v plastových absorbéroch (R). Tyto plastové absorbéry se dodávají buď ve formě pásů nebo kazet a mohou pokrývat plochy v okolí bazénu nebo být upevněné na vhodných nosných konstrukcích. Výhodou takového řešení jsou nižší investiční náklady, nevýhodou je nižší životnost plastových absorbérů a nutnost jejich vyprázdnění před nástupem zimy jako prevence před jejich poškozením mrazom. Nevýhodou zapojení podle schématu č. 1 je potřeba současné filtrace a ohřevu bazénové vody. Obvykle čas potřebný na filtraci bazénové vody je kratší než čas disponibilního slunečního záření. Zvyšuje se tak spotřeba elektrické energie na pohon výkonného filtračního čerpadla. Bazénová voda cirkuluje hnaná bazénovým čerpadlem (Č1) přes solární výměník tepla (SVT), který je z primární strany ohřívaný teplonosným médiem z kolektorů (K). V takovýchto případech se obvykle používají kvalitnější kovové kolektory. Obvykle zároveň slouží i na přípravu TUV příp. v tzv. trojkombinaci i na podporu vytápění v zimním období. Výměník tepla (SVT) musí být dimenzovaný na plný průtok bazénové vody.
35/58
I v tomto případě zabezpečuje cirkulaci bazénové vody skrz solární výměník bazénové čerpadlo (Č1). Na rozdíl od předcházejícího schématu však skrz solární výměník tepla (SVT) cirkuluje jen část (20-30%) celkového průtoku a hlavní tok jde přes by-pass, který může být bez výměníku (VT) nebo s ním. Výměník (VT) je napojený na jiný zdroj tepla a zabezpečuje ohřev bazénu v období nedostatečné intenzity slunečního svitu. Rozdělení proudu vody provádí ručný třícestný ventil (TV). Ani v tomto případě se nevyhneme propojení solární a bazénové technologie, zvýšené nároky jsou kladeny na úroveň elektronické regulace. Je důležité, aby dohřev přes výměník (VT) neprobíhal v denní době, kdy svítí slunce. Tato situace by vedla např. dopoledne k rychlému kombinovanému ohřevu bazénové vody na požadovanou teplotu a odpolední sluneční svit by vyvolal zbytečné přehřívání bazénu se všemi s tím spojenými negativními důsledky. V takovém případě se snižuje energetická výtěžnost kolektorů a zbytečně se zvyšuje spotřeba energie z doplňkového zdroje. V tomto případě je solární výměník (SVT) zapojený sériově s dohřívacím výměníkem (VT). Jestliže přes výměníky jde celý proud vody, musí být oba s malým hydraulickým odporem. Elektronická regulace zabezpečí cirkulaci bazénové vody vždy, když kolektory dodávají teplo do výměníku (SVT). Dohřívací výměník (VT) může být napojený na kotel nebo často je to také elektrický ohřívač. Platí také požadavek na to, aby se dohřev neuskutečňoval v denní době, kdy svítí slunce. Nevýhodou je, že na oběh bazénové vody při solárním ohřevu se používá poměrně výkonné bazénové čerpadlo (Č1) přestože by stačil podstatně menší výkon. Také je nutné sladění solární a bazénové technologie. Tato schéma už dává určitý stupeň nezávislosti solárnímu ohřevu bazénové vody. Cirkulační čerpadlo (Č2) je spínané solárním regulátorem a jeho příkon je mnohonásobně nižší než bazénového (Č1). Toto schéma je možno použít, Když není možné aplikovat následující zapojení. Je možno jej považovat za kompromis mezi různými požadavky i když je investičně náročnější. Nejlepší řešení dává solárnímu ohřevu úplnou nezávislost na bazénové technologii. Od kolektorů se bazénová
36/58
voda ohřívá v samostatném cirkulačním okruhu, nedochází k žádnému propojení dvou technologií. Na oběh se používá malé oběhové čerpadlo (Č2), které je plně ovládané solárním regulátorom. Toto schéma je možno úspěšně aplikovat tehdy, když bazénáři připraví samostatný vstup a výstup na solární ohřev bazénu. V provozu je třeba nastavit blokování ohřevu od kotle v denní době. Jsou možná i další schémata a jejich vzájemné kombinace a modifikace. Výše uvedené však považujeme za nejtypičtější. 10.
Dimenzování komponent solárního systému, použití sestav
Z hlediska technicko - ekonomické optimalizace solárního zařízení je důležitý správný výběr druhu a dimenze komponent. O výběru vhodného typu kolektorů jsme už pojednávali v kapitole 8. V této části se zaměříme na navrhování kompletních solárních systémů. 10.1.
Stanovení počtu slunečních kolektorů
10.1.1. Potřebný počet kolektorů na přípravu TUV Korektně se potřebný počet stanoví na základě přesné energetické bilance. Jsou k dispozici různé výpočtové programy, které dokáží s vysokou přesností vypočítat parametry solárního zařízení. Jsou však potřeba kvalitní vstupní data, což se ne vždy dá v našich podmínkách zabezpečit. S dostatečnou přesností se dá postupovat např. podle knihy J.Cihelky „Solární tepelná technika“. Při návrhů malých solárních zařízení pro rodinné domy postačují empirické závislosti. Z nich vychází, 2 že pro standardní podmínky třeba instalovat na 1 osobu 1,2 ÷ 1,5 m kolektorové plochy. Takové dimenzování zabezpečí v ročním průměru 50-70 %-ní krytí energetických potřeb na TUV. Dá se sice zabezpečit i vyšší stupeň pokrytí, avšak za cenu exponenciálně rostoucích měrných investičních nákladů na jednotku získaného solárního tepla. Většina výrobců slunečních kolektorů proto majitelům rodinných domů nabízí cenově a výkonově optimalizované sestavy malých solárních systémů.
37/58
Výpočet velikosti kolektorového pole a ostatních komponent je potřebné provést jen pro zařízení hotelového typu, ve firmách a pro jiné větší odběry. Tam je žádoucí získat co nejpřesnější údaje o spotřebě TUV a režimu jejího odběru. Spolehlivou metodou je (dodatečná) instalace vodoměru do soustavy přípravy TUV a pravidelné vyhodnocování jeho stavu aspoň 5÷8 krát za den po dobu 1 měsíce v typickém období s největší spotřebou.
38/58
Nepřímo se dá dopracovat k údaji o spotřebě TUV za určitý časový úsek i na základě měření spotřeby plynu, elektrické energie nebo jiného energetického zdroje. Když není k dispozici žádný ze zmiňovaných údajů, zůstává jen kvalifikovaný odhad na základě normativů a statistických údajů o spotřebě TUV na 1 osobu nebo na přípravu 1 jídla (v případě stravovacích zařízení). Pro orientaci uvedeme následující údaje: - hotelový host v pokoji se sprchou - hotelový host v pokoji s vanou - dělník ve výrobním závodě - příprava 1 teplého jedla - nemocnice, sociálne ústavy a pod. - sportoviště
- 30 l / den - 50 l / den - 25 l / den - 4 ÷ 6 l/ den - 60 ÷ 80 l / osoba/den - 40 ÷ 50 l / osoba
10.1.2. Potřebný počet kolektorů na podporu vytápění V tomto případě je složité poskytnout jednoznačný návod nebo doporučení. Při dimenzování sehrává podstatnou úlohu celková energetická koncepce objektu, zvolený topný systém, režim provozu a jiné. Ze západoevropských zkušeností a porovnání vychází pro rodinný dům orientační potřeba instalovat kolektorovou plochu představující 20÷25 % vytápěné plochy. Důležitým faktorem je možnost efektivního využití výkonu kolektorů v letním období. Z tohto pohledu je velmi vhodná kombinace s otevřeným exteriérovým bazénem. Do budoucnosti se jeví mimořádně zajímavá kombinace se solárním chlazením. V případě, že není zabezpečené využití solárního tepla v létě a kolektory tedy jen ohřívají vodu, výrazně klesá stupeň jejich využití a roční měrný energetický zisk. Technicky je sice možná i dlouhodobá akumulace, t.j. ukládání letních přebytků na zimu, ale ekonomické ukazatele takových řešení v případě menších objektů nejsou příznivé.
10.1.3. Potřebný počet kolektorů na ohřev bazénů Vnější bazén bez krytu Využívání takovéhoto typu bazénu je značně závislé na provozu. Použitelné jsou různé typy slunečních kolektorů v kombinaci s přípravou teplé vody. Orientačně je třeba počítat, že na ohřev takovéhoto bazénu je potřeba nainstalovat takový počet kolektorů, jejichž plocha představuje 40-60% plochy bazénu. Když chceme investovat víc a využit kvalitnější solární techniku, můžeme zabudovat tzv. trojkombinaci. V létě sluneční kolektory ohřívají TUV a bazén a v zimním období se kolektory předehřívá studená vodovodní voda na přípravu TUV a při vhodném technickém řešení zabezpečují kolektory podporu vytápění. Takováto řešení umožňuje pokrýt cca 50-70% energie na přípravu TUV, prodloužit o cca 2 měsíce koupací sezónu v bazéně a ušetřit cca 20 - 30% energie na vytápění objektu. To platí za předpokladu použití kvalitních kovových kolektorů a dobře zatepleného domu s nízkopotenciálním topným systémem (podlahové nebo stěnové vytápění).
39/58
Vnitřní bazén Uvažujeme bazén bez přímých slunečních zisků, t.j. bez transparentní střechy, v interiéru budovy. V tomto případě už obvykle odpadá možnost využití slunečních kolektorů na přitápění, protože tento bazén se obvykle využívá a vyhřívá celoročně. Obvykle solární systém ohřívá TUV a bazén. Samozřejmě v zimním období je nutný doplňkový zdroj tepla, např. kotel ústředního topení. Plocha kolektorů představuje obvykle 60 - 80 % plochy bazénu. Přesný počet se stanoví výpočtem na základě energetické bilance. V tomto případě je smysluplné použít nejkvalitnější ploché vakuové kolektory Heliostar 400 V. Bazén s transparentním překrytím Bazény s transparentním překrytím jsou nejsložitější z hlediska jejich ohřevu slunečními kolektormi. Jde o to, že takovéto „skleníkové“ bazény se v létě přehřívají díky skleníkovému efektu i bez kolektorů a v zimě je energeticky velmi náročné je vyhřívat. Když už přeci jen budou kolektory k takovémuto bazénu namontované, tak v letním období by měl být kryt odnímatelný.
10.2. Určení velikosti zásobníků a výměníků tepla Velikost bojleru nebo jiného zásobníku TUV souvisí na jedné straně s počtem kolektorů, na straně druhé s množstvím a režimem odběru TUV. Základní pravidlo pro výběr velikosti bojleru pro rodinné domy a menší objekty ubytovacího typu je potřebný objem v zásobníku 1,5 ÷ 2 krát větší, než je denní spotřeba TUV, t.j. 80 ÷ 100 litrů / osoba. Zároveň je třeba uvažovat pro takovéto objekty s každodenním odběrem na 1 kolektor 100 l vody v zásobníku. Toto pravidlo o vztahu velikosti zásobníku neplatí, když se jedná o rovnoměrný odběr v průběhu celého dne. V takovém případě je možno vystačit s polovičním objemem. Opačná varianta, kdy je nutné předimenzovat zásobník ve vztahu k počtu kolektorů, obvykle nastává ve dvou případech: - objekty (např. výrobní závody), kde během víkendů a svátků je minimální nebo žádny odběr teplé vody. - rekreační objekty využívané především přes víkend Tady je třeba dimenzovat zásobník tak, aby bylo možné racionálně zužitkovat solární teplo z dní bez odběru. Zejména v druhém případě je to značně problematické a výsledkem je obvykle kompromis. Správné je určit objem na základě energetické bilance. Samostatnou kapitolu představuje určení velikosti zásobníků tepla na podporu vytápění. Konkrétní hodnoty se získají sestavením energetické bilance po upřesnění schématu zapojení a režimu využití celé soustavy. Velikost tepelného výměníku závisí na počtu kolektorů a podmínek zapojení. V případě zabudovaných výměníků je třeba počítat s velikostí teplosměnné plochy 2 2 cca 0,25÷0,3 m na 1 m absorbční plochy. Externí protiproudé výměníky různého vyhotovení se určují tepelnotechnickým výpočtem po zadání provozních parametrů.
40/58
10.3. Určení průměru potrubí a velikostí ostatních hydraulických komponent V závislosti na počtu kolektorů, délky a složitosti potrubní trasy je třeba určit průměr trubek tak, aby byli technicky i ekonomicky optimální. V dalším budeme uvažovat jen s měděnými trubkami. Z rozhodnutí, zda bude zapojení ,,high - flow“ (t.j. 60-100 l teplonosné kapaliny za hodinu skrz 1 kolektor), nebo ,,low - flow“ ( t.j. 2530 l teplonosné kapaliny za hodinu skrz 1 kolektor), vyplyne údaj o potřebném množství přečerpávané teplonosné kapaliny skrz jednotlivé úseky primárního okruhu. Doporučená rychlost proudění v potrubích je do 0,5 m / s. Po zohlednění délky potrubí a lokálních hydraulických odporů se vypočítá potřebný průřez a následně dimenze potrubí. Výsledný hydraulický odpor celého okruhu slouží na výběr vhodného čerpadla. Na tyto hydraulické výpočty se používají různé výpočtové programy, buď specializované solární nebo běžné topenářské. Přesné výpočty jsou důležité při větších nebo složitějších solárních systémech. Pro malé a jednoduché zařízení je možné vystačit s následujícími pravidly: - pro low - flow systémy do 10 kolektorů - φ 18 x 1 - pro low - flow systémy do 20 kolektorů - φ 22 x 1 Když je systém řešený jako high-flow, počty kolektorů budou poloviční. Ostatní hydraulické komponenty primárního okruhu je třeba vybírat tak, aby měli co nejmenší hydraulický odpor. Ty, které dodává TSZ, jsou i z tohoto hlediska optimalizované. 11. Ekonomické a ekologické aspekty solární energetiky. Doposud byla sluneční energetika znevýhodněná vůči fosilním palivům vyššími investičními náklady na jednotku instalovaného výkonu. I v této otázce však postupně získávají slunečné kolektory navrch a už dnes je dostatek příkladů, kdy vyjde investice do sluneční energie příznivěji než do klasické energetiky. Při ekonomickém hodnocení je zvlášť důležitý fakt, že provozní náklady jsou zanedbatelné. Na druhé straně cena fosilních palív bude neustále stoupat a jejich zdroje se kromě toho v historicky krátkém časovém horizontu vyčerpají. S jakými konkrétními náklady na instalaci slunečních kolektorů musí zájemce počítat ? Na úvod upozorníme, že cena samotných kolektorů ne je obvykle tou největší položkou. Zejména v případě menších solárních zařízení na přípravu TUV představuje cena kolektorů 30÷40 % z celkové ceny zařízení „na klíč“. Majitel rodinného domu, v kterém bydlí 4÷5 členná rodina by si měl na tento účel vyčlenit cca 90 000 Kč. Čím je systém větší, tím je relativně lacinější. Roční provozní náklady představují méně než 0,5 % z investičních. Jsou sem zahrnuty náklady na elektrickou energii na pohon čerpadel, výměnu teplonosné kapaliny a běžnou údržbu. Mimořádně příznivé ekonomické ukazatele dosahují solární systémy na ohřev bazénů. Ekonomické hodnocení vždy závisí na druhu energie, kterou kolektory nahradíme, na účelu použití a požadovaných parametrech. Jednoduchá návratnost sice vychází ve většině případů poměrně dlouhá – více než 10÷12 let, ale při zohlednění růstu cen paliv a energie se dostává do podstatně příznivějšího světla. U ohřevu bazénů je to výrazně lepší. Návratnost a tím i ekonomickou zajímavost solárních systémů může ovlivňovat stát svojí dotační a daňovou politikou. V tomto ohledu Slovensko zatím značne zaostává za většinou zemí EÚ. Našince dnes zajímají především 41/58
ekonomické aspekty. Z celospoločenského hlediska jsou však důležité ekologické přínosy využívání sluneční energie. Náhradou fosilních paliv se redukují především emise CO2, který se podstatnou mírou podílí na globálním oteplování Země. Jeho dnešní emise představují 30 mld. tun za rok (z toho 75% v důsledku spalování uhlí, ropy a zemního plynu a 20% z lesních požárů. Ještě v roce 1900 se z energetické činnosti lidstva dostávalo do ovzduší jen 2mld. tun CO2 za rok. Zároveň se od roku o 1900 zvýšila průměrná globální teplota o 0,7 C a hladiny moří stouply o 10 – 25 cm. Klimatologové jsou jednotní v tom, že pro odvrácení katastrofálních důsledků je třeba zabezpečit, aby nárůst teploty nepřevýšil 2oC (při maximální rychlosti 0,2oC /10 let). K tomu jsou nezbytná ochranná opatření. Rozhodujícím je snížení emisí CO2. Existují 3 možnosti tohoto snížení: - Nahrazení fosilních paliv obnovitelnými zdroji energie - Zvyšování energetické účinnosti - Dlouhodobé uskladnění CO2 do vhodných geologických formací
Při realizaci první možnosti sehrají významnou úlohu právě sluneční kolektory. Kolektor s plochou kolem 2m2 vyrobí v našich podmínkách cca 1000 kWh tepelné energie. V porovnání se spalováním hnědého uhlí se sníží emise škodlivin do ovzduší o následující orientačné hodnoty (podle zdrojů na Internete): 400 kg CO2 10 kg SO2 0,07 kg NOx CxHx 1,2 kg Prach 1,2 kg U malého solárního zařízení jsou investiční náklady solárního zařízení na přípravu teplé vody v rodinném domě s třemi kolektory Heliostar 300 a 300 litrovým solárním bojlerem a ostatním příslušenstvím, při dodávce „na klíč“ přibližne100 tisíc Kč. Přímo v orientačním výpočtu nebyly zohledněny vlivy inflace, úrokové míry a pohybu cen energií v budoucnosti. Vliv očekávaného pohybu cien energií je odhadnut v závěrečných odstavcích. Přesný výpočet je potřeba provést individuálně ve vztahu ke konkrétnímu solárnímu systému s přihlédnutím na vlivy doposud používaného systému na přípravu teplé vody a přitápění (v případě renovace) nebo alternativně použitelného zdroje (v případě novostavby). Tento faktor má rozhodující vliv na vyjádření návratnosti solárního systému. Při projektované životnosti 30 let a provozních nákladech 6 000 Sk během životnosti (zahrnuté jsou do nich 2x výměna teplonosné kapaliny a spotřeba elektrické energie na pohon čerpadla spolu cca. 0.5 % investičních nákladů ročně) při tepelném zisku 3000 kWh/rok bude cena získaného solárního tepla nasledovná:
V České republice je situace v podpoře solárních systémů výrazně lepší než na Slovensku, dá se uvažovat s 50-70 % dotací na solární systémy, takže například
42/58
u systémů na přípravu teplé vody se cena solárního tepla bude pohybovat v intervale 0,29 - 0,71 Sk / kWh ( 0,21 - 0,55 Kč / kWh). další informace o ekonomice solárních systémů je možné najít například na adrese www.energ.cz. U elektrického akumulačního ohřevu teplé vody s 200 l bojlerem cenou 9 tisíc Sk (ve srovnatelné kvalitě jako solární bojler) a D22 sadzbe (ZSE), představuje současný cenový rozdíl v stálé platbě mezi sazbou D22 a D2 (295 x 12) – (170 x 12) = 1500 Sk/rok, což platí pro západní Slovensko. Cena elektrické energie v nočním tarifu v ZSE je 2,05Sk/kWh, což představuje za rok: 3 000 x 2,05 + 1 500 = 7 650 Sk. Západoslovenská energetika (ZSE) má tarify platné pro rok 2004 nižší než SSE, ale vyšší než VSE. Cena stejného množství tepla z elektrického bojleru při konstantní ceně elektrické energie během 30 roků využívání by byla:
Konstantní cena elektrické energie během 30 roků je však utopie a dnes už nikdo nepochybuje o tom, že dále bude růst. V Evropské únii se v současnosti pohybuje cena elektrické energie na hranici 4 Sk / kWh, což by znamenalo: Elektrické teplo100 % ceny EU = 4,60 Sk / kWh Elektrické teplo75 % ceny EU = 3,60 Sk / kWh Je přitom vysoce pravděpodobné, že v průběhu přístupového procesu do Evropské unie se v průběhu 5 - 10 let dostanou ceny energií u nás do intervalu 75 - 100 % cen běžných v Unii, přičemž v současnosti se nacházejí na úrovni 45 - 55 % aktuálních cen Unie. Ceny energií v unii jsou přitom relativně stabilní, například průměrné ceny elektrické enegie se v období roků 1990 - 2000 v Nemecku zvýšili o 25 %, ale ve Francúzsku jen o 9 %. Tento stav je možné připsat hlavně liberalizaci energetických odvětví a demonopolizaci dodavatelů. Dá se předpokládat, že ceny energií budou růst v budoucnosti i v Evropské unii podstatně dynamičtější. Je pravděpodobné, že v případě pitné vody z veřejného vodovodu, která obsahuje vysocekorozní dezinfekční přísady, životnost bojlerů bude nižší, bez ohledu na to, zda půjde o solární nebo čistě elektrický ohřev. Další úspory nám solární systém může přinést zvýšením účinnosti a prodloužením životnosti plynového kotle, pokud tento využíváme na ohřev vody, protože v letním půlroce bude prakticky vyřazený z činnosti. Z uvedeného je zřejmé, že nevýhodou solárního zařízení jsou relativně vysoké pořizovací náklady. Na druhé straně po nainstalovaní solárního zařízení máme zajištěnou následujících 30 roků prakticky bezplatnou dodávku tepla. Jen slunce je a zůstane jediným dodavatelem tepla, který nám nikdy nebude posílat žádné účty.
43/58
12. Příklady realizací kolektorů Heliostar. 13. Nejčastější otázky Na co je možné použít kolektory ? V našich podmínkách se slunečné kolektory nejčastěji používají na přípravu TUV. Stále roste počet instalací sloužících i na podporu vytápění a/nebo ohřev vody v o bazénech. Ve světě jsou časté i aplikace na výrobu průmyslového tepla do 100 C. Kolik kolektorů je potřeba na rodinný dům ? 2 Na přípravu TUV je třeba pro 4-5 člennou rodinu instalovat cca. 5 m kolektorové plochy. V případě podpory vytápění nebo ohřevu bazénu je potřebná větší plocha, kterou je třeba určit výpočtem. Na jakou teplotu ohřeje kolektor vodu ? Dosahovaná teplota záleží na intenzitě slunečního záření, typu použitých kolektorů o a účelu jejich použití. V zásadě je možné dosahovat i teploty přes 100 C, ale to o obvykle není potřebné ani smysluplné. Teplá voda se obvykle ohřívá na 55 - 65 C. Důležitý je fakt, že čím vyšší je požadovaná teplota, tím je nižší účinnost a energetická výtěžnost kolektorů. Nezanedbatelné je i to, že při teplotách nad 60o C se zvyšuje nebezpečí tvorby vodního kamene. Jaký typ kolektoru použít v konkrétním solárním zařízení ? Z kolektorů vyráběných a prodávaných firmou TSZ doporučujeme výběr podle následujících zásad: pro gravitační (samotížné) solární systémy typová řada kolektorů Heliostar 380. V našich klimatických podmínkách je však jejich použití velmi omezené. na přípravu teplé užitkové vody v malých systémech (maximálně do 4 kolektorů) typový řad kolektorů Heliostar 200 na přípravu TUV (větší systémy), přitápění, případně ohřev vody v exteriérovém bazénu v kombinovaných systémech typová řada kolektorů Heliostar 300, případně vodorovné kolektory Heliostar 320. v zařízeních vyžadujících ohřev na vyšší teplotu, na technologické účely a při požadavcích na větší energetický zisk v zimě kolektory Heliostar 400 V. Tyto kolektory jsou vhodné zejména na celoroční ohřev vody v interiérových bazénech. Na ohřev vody v exteriérových sezónních bazénech bez dalšího využití doporučujeme použit plastové absorbéry. přímý ohřev bazénové vody v kovových kolektorech je nepřípustný ( hrozí nebezpečí koroze a roztrhnutí absorbéru kolektoru mrazem ). Jaké jsou minimální potřebné komponenty na sestavení systému ? Pro spolehlivou a dlouhodobou činnost solárního systému je nutné používat uzavřený solární systém s nepřímým ohřevem. V kolektoru musí být nemrznoucí teplonosná kapalina umožňující celoroční využití systému. Gravitační systém musí obsahovat: expanzní nádobu, pojistný ventil, odvzdušňovací zařízení a plnící systém. Střed tepelného výměníku bojleru musí být minimální 0,5 m nad vrchní hranou kolektoru Systém s čerpadlem musí obsahovat: čerpadlo, elektronický regulátor, expanzní nádobu, pojistný ventil, odvzdušňovací zařízení, plnící zařízení a výměník tepla v
44/58
spotřebiči solární energie, zpětnou klapku. Jak se dá sestavit nejjednodušší solární systém na ohřev vody ? Nejjednoduchší solární systém na ohřev vody se skládá z: - slunečních kolektorů - nosné konstrukce kolektorů - solární instalační jednotky - elektronického regulátoru - expanzní nádoby - solárního bojlera - potrubí s izolací. Jaké jsou výhody systému s čerpadlem a jaké samotížného systému ? Samotížný – gravitační systém má nižší investiční náklady. Jeho energetický zisk je ale o 25-30 % nižší než s čerpadlem. V našich klimatických podmínkách je jeho použití problematické, protože solární systém má menší energetickou výtěžnost a vznikají dodatečné problémy případně náklady navíc s tím, aby vstup a výstup ohřevu vody v zimě, například během dovolené, nezamrzl. Systém s čerpadlem má sice vyšší investiční náklady, ale i větší energetický zisk. Jeho využití je univerzálnější, dá se zhotovit i víceokruhový systém. Kolik kolektorů je potřebných na ohřev vody, na topení, na ohřev bazénu ? Na ohřev TUV doporučujeme pro 2 - 3 člennou rodinu 2 kolektory s 200 l solárním bojlerem a příslušenstvím, pro 3 - 4 člennou rodinu potom 3 kolektory s 300 l bojlerem. Na přitápění je potřeba vypracovat energetickou bilanci a na základě jejího výsledku navrhnout počet kolektorů. S přitápěním je smysluplné počítat jen v domech s malými tepelnými ztrátami, nesmějí být vyšší než normou předepsané maximum pro novostavby. Je nezbytné použít nízkoteplotní topný systém např. podlahové nebo stěnové topení. Pro přibližný odhad se dá uvažovat s plochou kolektorů rovnou 1/7 vytápěné plochy. Na ohřev exteriérového bazénu v kombinovaných systémech je potřebné uvažovat s plochou kolektorů od 40 do 50 % z plochy povrchu bazénu, při interiérových bazénech s celoroční provozem umístněných v neprosklených objektech je plocha kolektorů přibližně rovná ploše povrchu bazénu. V takovém případě doporučujeme použit vakuové kolektory. Jak orientovat kolektory při jejich montáži ? Kolektory doporučujeme montovat na střechu orientovanou jižním směrem– azimut o o o o 180 se sklonem 45 . Při odchylkách od uvedeného azimutu 180 ± 45 ne je nutno o o provádět korekci plochy kolektorů. Při odchylkách 180 ± 90 doporučujeme zvětšit plochu kolektorů o 30 %. Orientace kolektorů na jihozápad je výhodnější než orientace na jihovýchod, protože výskyt mlh v odpoledních hodinách je méně častý a teploty okolního prostředí jsou vyšší než v dopoledních hodinách. Sklon kolektorů doporučujeme shodný se sklonem střechy. V rozsahu sklonu střechy 30o až 50o není nutno plochu kolektorů korigovat. Pro celoroční využití je optimální sklon 45o až 50o, pro převážně letní použití 30o, pro převážně zimní použití 60o.
45/58
Jaké druhy potrubí používat ? Z důvodu pracovních teplot a tlaků vyskytujících se v solárním systému se smí používat jen kovové potrubí. Plastové potrubí z důvodů nedostatečné tepelné odolnosti v žádném provedení nevyhovuje !!! Doporučujeme používat měděné potrubí, které je ve vztahu k životnosti systému optimální. Přípustné je i ocelové topenářské potrubí, nevhodné jsou však pozinkované trubky, protože v teplonosném médiu se nepoužívají inhibitory koroze na zinek. Jaké druhy izolací používat ? Extrémní teploty, které mohou vzniknout v solárním systéme se standardními kolektory jsou 180 oC a vakuovými kolektory až 220 oC. Z tohoto důvodu doporučujeme pro standardní kolektory používat tepelné izolace z minerální vlny Therwoolin nebo Aeroflex z přírodního kaučuku. V případě použití vakuových kolektorů doporučujeme izolaci z minerální vlny Therwoolin. 14. Seznam potřebného nářadí na montáž solárních systémů. Kvalita a celkový výsledný dojem namontovaného solárního systému závisí nejen na propracovanosti návrhu nebo projektu, ale do značné míry i na samotné montáži. Takže v tomto ohledu je důležitá odborná připravenost a zručnost montérů a jejich vybavení patřičným nářadím a pomůckami. Můžeme je rozdělit do třech skupin: A. nezbytné B. potřebné pro některé speciální případy C. doplňkové, které poskytují větší komfort montérům Takovéto dělení je samozřejmě relativní a samotné vybavení závisí do značné míry na výkonnosti firmy a jejich finančních možnostech. A. nezbytné: - lano cca 10 m - lano zajišťovací s karabinkou - zajišťovací opasek - přilba - rozkládací žebřík 4-5 m - upínací popruhy - kladivo - ruční pilka na kov a na dřevo - ruční el. kotoučová pila na dřevo - elektrická vrtačka - akumulátorový šroubovák s nástavci - prodlužovačka cca 20 m - souprava ručních šroubováků (plochých I křížových) - maticové klíče č.8,10,13 - stranový klíč č.32 - imbusový klíč č.5 - zednická šňůra
46/58
-
vodováha olovnice vylamovací nožík pilník gumová nebo dřevěná palička svinovací metr 10 m svinovací metr 3 m hasák řezák na trubky hořák na PB+ láhev příklepová vrtačka + vrtáky φ10,12,16,20,25 mm čerpadlo na výtlak cca 5 bar (ruční nebo elektrické) baterka na svícení zapalovač elektroinstalatérské nářadí
B. potřebné pro speciální případy: - vývěva na montáž plochých vakuových kolektorů - nůžky na plech - nýtovací kleště - bourací kladivo - autogen - souprava - měřič hustoty teplonosné kapaliny C. doplnkové: - notebook na komfortní nastavení regulátoru - digitální fotoaparát nebo videokamera - malý benzínový generátor elektrického proudu - kompresor
15. Zajímavé stránky se solární tématikou na Internete:
Slovenské: www.sea.gov.sk www.e-filip.sk www.energia.sk
- Slovenská energetická agentura - Energetický portál E-filip - Slovenský server o energiích
České: www.tzb-info.cz www.lea.ecn.cz www.sfzp.cz www.ekowatt.cz www.calla.ecn.cz
- Informační portál TZB info - Liga ekologických alternativ - Státní fond životního prostředí ČR - Energetický server Ekowatt - Atlas OZE v ČR
V nemčine:
47/58
www.solarserver.de www.top50-solar.de www.ise.fhg.de www.spf.ch www.austriasolar.at www.solar-na-klar.de www.dgs-solar.org www.bine.info www.ag-solar.de Španielske: www.censolar.es
V angličtine: www.estif.org www.eurosolar.org www.ises.org www.solarcooking.org www.solarenergy.org www.solarenergy.net www.michielb.nl/sun/ www.bpsolar.com www.shell.com/solar/ www.solartoday.org www.ases.org www.fsec.ucf.edu www.seia.org www.eere.energy.gov www.solaraccess.com www.azsolarcenter.com www.iea.org www.ises.org www.pv-uk.org.uk
- Nejpopulárnější německý solární server - Katalog nejlepších německých solárních serverů - Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE - Das Institut für Solartechnik SPF Rapperswil - Austria Solar - Iniciativa Solar na klar ! - Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie - BINE Informationsdienst - Zájmové odborné sdružení Solar Severní Porýní Vestfálsko - Centro de Estudios de la Energía Solar, Sevilla
- European Solar Thermal Industry Foundation - Server organizace EÚ - Eurosolar - The International Solar Energy Society - Stránky věnované vaření sluneční energií - Sdružení Solar Energy International - Infoportál Solar Energy Network - Jak funguje Slunce - Solární stránky British Petrol - Solární stránky Shell - Časopis Solar Today - The American Solar Energy Society - Solární centrum The University of Florida - Stránky americké The Solar Energy Industries Association - OZE na stránkach amerického ministerstva energetiky - Americký solární portál Sloar Access - Americké Arizona Solar Center - International Energy Agency - International Solar Energy Society - British Photovoltaik Association
16.Prognózy vývoje využívání sluneční energie Na Slovensku zatím neexistuje přesná statistika počtu namontovaných slunečních kolektorů, můžeme vycházet jen z našich kvalifikovaných odhadů založených na znalosti našeho trhu a historie využívání slunečních kolektorů v bývalém Československu i na samostatném Slovensku. Podle těchto odhadů pracovalo ke konci roku 2003 na Slovensku cca 50 000 m2 slunečních kolektorů. Převážně slouží na přípravu teplé užitkové vody (TUV), neustále stoupá počet instalací na ohřev bazénů a zvyšuje se i zájem o solární podporu vytápění ve vhodně řešených budovách. Při této skladbě využívání odhadujeme jejich výkon na úrovni 450 ÷ 500 kWh/m2.
48/58
Odhadujeme, že v rodinných domech (RD) se dá ekonomicky smysluplným způsobem solárním teplem ušetřit cca 60 % energie na přípravu TUV a maximálně 20 až 30 % tepla na přitápění v případě, že RD je vybavený nízkopotenciálním Topným systémem (podlahové nebo stěnové topení) a je dobře tepelně zaizolovaný. Solární přitápění je zpravidla spojeno s vyššími měrnými investičními náklady. Když však RD má exteriérový nebo interiérový slunečními kolektory vyhřívaný bazén, tak se měrné investiční náklady výrazně sníží. Z hlediska měrných investičních nákladů jsou velmi zajímavé systémy CZT se stálým odběrem tepla, kde solární systém může pracovat s malou nebo žádnou akumulací tepla (bytové domy, služby, průmysl a pod.). V případě bytových domů, velkých hotelů a nemocnic se solární systém často dimenzuje jen na částečný předehřev TUV v létě. Dosahují se tu sice relativně nízké stupně pokrytí potřeb tepla solárním systémem, avšak tento pracuje s vysokým měrným energetickým ziskem z jednotky plochy a tedy i s nejnižšími měrnými investičními náklady. Investičně náročnější ale stále ještě lacinější než jednotlivé solární systémy v RD jsou velké systémy s akumulací solárního tepla na přípravu TUV a přitápění celých obcí nebo městských čtvrtí. V Energetické politice Slovenska, kapitola 5.2.1 „Spotřeba energie na zásobování teplem“ je uvedena spotřeba tepla na vytápění a přípravu TUV v bytověkomunálním sektoru a v průmyslu na technologický proces výroby včetně vytápění výrobních a administrativních objektů, z které je převzatá následující tabulka. Spotřeba tepla (v PJ) 1995 2000 2005 2010 Průmysl 147,9 153,1 153,7 147,3 Bytové – komunální sektor 104,3 103,0 104,0 104,0 V tom: - individ. vytápění 62,0 60,0 60,0 60,0 - systém CZT 42,3 43,0 44,0 44,0 Spolu 252,2 256,1 275,7 251,3 podle literatury [2] je spotřeba tepla na přípravu TUV v SR 14,4 MJ/byt. Za předpokladu, že by se slunečními kolektory na přípravu TUV vybavilo 60% domácností v SR, tak by při 60%-ním pokrytí energetické potřeby slunečné teplo představovalo: 14,4 MJ/byt/rok . 0,6 . 0,6 . 1 714 335 bytů = 8 887 000 MJ/rok=8.9 PJ/rok. V literatuře [1] se udává potenciál pro solární přitápění RD ve výške 2,8 PJ. V úvahu se braly jen RD postavené v období od r. 1980 do r. 1997, kde tepelné ztráty nebyly vyšší než 25 W/m3 a v kterých se mohli aplikovat nízkoteplotní topné systémy. Vzhledem k tomu, že většina RD postavených po r. 1997 splňuje Tyto standardy a celá řada domů byla dodatečné tepelně zaizolována, topné systémy byly modernizovány, odhadujeme, že technický potenciál solárního přitápění se zvýšil minimálně dvojnásobně t.j. na hodnotu 2,8 x 2= 5,6 PJ/rok. V dostupné literatuře se nám nepodařilo najít údaje o výšce spotřeby tepla na přípravu TUV v terciální sfére a v průmyslu. Taktéž chybějí údaje o výšce spotřeby nízkopotenciálního průmyslového tepla (do cca 80oC). Odhadujeme, že tento potenciál je min. 20 % z celkové spotřeby tepla v průmyslu, což představuje 153,1 x 0,2 = 30,6 PJ/rok. Celkový technicky využitelný potenciál solárního tepla je potom : 8,9 + 5,6 + 30,6 = 45,1 PJ/rok a představuje ( 45,1 / 256,1 ) x 100 = 17,6 % z celkové spotřeby tepla na Slovensku.
49/58
Důležité je poznamenat, že tento potenciál vychází z dnešního stavu techniky a podmínek využívání. Ve světě se rozpracovávají nová řešení, která umožní tento podíl výrazně zvýšit. Máme na mysli nová konstrukční řešení, která zlepší účinnost termické přeměny a dále úspěšné dořešení dlouhodobé akumulace tepla a široké komerční nasazení zařízení na solární chlazení. Zvýšení účinnosti přeměny přinese růst technického potenciálu jen o procenta, ale dlouhodobá akumulace letních přebytků tepla na zimu umožní jeho zvýšení odhadem minimálně o 20 %. Podstatně větší přínos (odhaduje se dvojnásobný nárůst) pro využití solárního tepla bude mít solární chlazení. Právě to umožní efektivně využívat vysoké letní výkony slunečních kolektorů a solární systémy budou moci být podstatně velkoryseji dimenzovány. Mimořádně důležitým momentem je fakt, že čím je vyšší intenzita slunečního svitu, Tím jsou větší požadavky na chlazení budov a zároveň tím lepší solárně chladicí zařízení pracují. Použitá literatúra: [1] Posouzení možností výstavby alternativních zdrojů na bázi obnovitelných a druhotných energetických zdrojů s možností nasazení po roce 2000, 2.etapa, EGU, s.r.o. Výzkumný ústav energetický, Bratislava, číslo výzkumné zprávy 95513 III 02.5.3.2 prosinec 1997 [2] Národní studie energetické efektivnosti pro SR, Materiál zpracovaný pro Světovou banku a MH SR kolektivem rakouských a slovenských organizací, srpen 2002
17. Legislatíva v solární oblasti Se vstupem SR do EÚ souvisí I přebírání různých závazků a norem. V oblasti využívání solárního tepla jsou relevantní následující normy: STN EN 12975 – 1 STN EN 12975 – 2 STN EN 12976 – 1 STN EN 12976– 2 STN P ENV 12977 – 1 STN P ENV 12977 – 2 STN P ENV 12977 – 3
STN EN ISO 9488
Tepelné solární systémy a komponenty. Solární kolektory. Všeobecné požadavky. Tepelné solární systémy a komponenty. Solární kolektory. Zkušební metody. Tepelné solární systémy a komponenty. Průmyslově vyráběné systémy. Všeobecné požadavky. Tepelné solární systémy a komponenty. Průmyslově vyráběné systémy. Zkušební metody. Tepelné solární systémy a komponenty. Na zakázku stavěné systémy. Všeobecné požadavky. Tepelné solární systémy a komponenty. Na zakázku stavěné systémy. Metody zkoušení. Tepelné solární systémy a komponenty. Na zakázku stavěné systémy. Výkonové charakteristiky zdrojů pro solární topné systémy. Sluneční energie. Slovník
50/58
18.Vzory předávacích protokolů Solární systém představuje více nebo méně složitá technická zařízení, která se po smontování a uvedení do provozu odevzdávají investorovi. Níže uvádíme několik vzorů předávacích protokolů, které jsou použitelné především v případech jednodušších zařízení. Složitější systémy vyžadují ještě další náležitosti v souladu s platnou legislativou.
51/58
Příklad č.1: Jednoduchý systém na přípravu TUV v rodinném domě Záznam o ukončení montáže a odevzdání díla Dne ……………. byla ukončena montáž solárního systému v rod. domě objednatele podle SOD …………… . Systém byl po ukončení prací natlakovaný, odvzdušněný, kompletně odzkoušený, parametry elektronického regulátoru byly nastaveny. Nebyly zjištěny zjevné vady či nedostatky. Objednatel byl seznámen s provozem, obsluhou a základní údržbou systému: 1/ Pracovní tlak v primárním okruhu se pohybuje v rozmedzí ........bar. Při jeho poklesu pod ... bar je třeba zjistit príčinu, odstranit ji a doplnit teplonosnou kapalinu nebo kontaktovat dodavatelskou firmu Pozn: Přetlak v expanzní nádobě nastavit na hodnotu hydrostatické výšky a tlak kapaliny v studeném stavu o 0,7 bar vyšší. 2/ Otáčky oběhového čerpadla přenastavovat sezónně takto: Pozn: Když není použit regulátor s automatickou změnou otáček duben – září - ... stupeň říjen - březen - ...stupeň 3/ Elektronický regulátor zajišťuje automatický provoz systému. Jeho pracovní parametry byly nastaveny, nevyžaduje žádné zásahy. Je potřeba jej chránit před vniknutím vody a přepětím. V případě potřeby se řídit přiloženým návodem 4/ 1 x ročne zkontrolovat vizuálně stav expanzní nádoby 5/ 2 x ročne krátkým protočením prověřit průchodnost pojistného ventilu 6/ Nedopustit mechanické namáhání měděných potrubí 7/ Po cca 6 rokoch provozu vyměnit teplonosnou kapalinu 8/ Když dojde během horkých letních dní k výpadku el. proudu, může nastat var média v kolektorech. Po opětovném náběhu čerpadla může vzniknout v potrubí šum, který zanikne po zkondenzovaní par. 9/ Během prvních dvou týdnů každé 3 dny ( nebo podle potřeby) odvzdušnit systém v nejvyšším bodě. Později tuto kontrolu uskutečnit sporadicky. 10/ Vznik nestandardních situaci konzultovat s montážní firmou Na jednotlivé části systému platí záruční podmínky, stanovené jejich výrobci a dodavateli. Na montážní práce poskytuje zhotovitel záruku 3 roky od dnešního dne. Záruky se nevztahují na škody způsobené neodborným zacházením, násilným chováním, živelnými událostmi a třetími osobami. Seznam certifikátů, záručních listů a návodů k použití: Pozn: I kopie oprávnění na vyhrazená technická zařízení Zvolenská Slatina, dne
52/58
Objednatel: …………………………
Zhotovitel: ……………………
53/58
Příklad č.2: Systém na přípravu TUV ve větším objektu. Záznam o ukončení montáže a odevzdání díla
Dne 23.7.2003 byla ukončena montáž solárního systému v............................................................................................ podle SOD 01/06/2003. Systém byl po ukončení prací natlakovaný, odvzdušněný, kompletně odzkoušený, parametry elektronického regulátoru byly nastaveny. Nebyly zjištěny zjevné vady či nedostatky. Objednatel byl seznámen s provozem, obsluhou a základní údržbou systému: 1/ Pracovný tlak v primárním okruhu se pohybuje v rozmedzí ......bar. Při jeho poklesu pod .... bar je třeba zjistit příčinu, odstranit ji a doplnit teplonosnou kapalinu nebo kontaktovat montážní firmu Pozn: Přetlak v expanzní nádobě nastavit na hodnotu hydrostatické výšky a tlak kapaliny v studeném stavu o 0,7 bar vyšší. 2/ Otáčky oběhového čerpadla přenastavovat sezónně takto: Pozn: Když není použit regulátor s automatickou změnou otáček duben - září - 3. stupeň říjen - březen - 2. stupeň 3/ Elektronický regulátor zajišťuje automatický provoz systému. Jeho pracovní parametry byly nastaveny, nevyžaduje žádné zásahy. Je potřeba ho chránit před vniknutím vody a přepětím. V případě potřeby se řídit přiloženým návodem 4/ 1 x ročne zkontrolovat vizuálně stav expanzní nádoby 5/ 2 x ročne krátkym protočením prověřit průchodnost pojistného ventilu 6/ Nedopustit mechanické namáhání měděných potrubí 7/ Po cca 6 letech provozu vyměnit teplonosnou kapalinu 8/ Když dojde během horkých letních dní k výpadku el. proudu, může nastat var média v kolektorech. Po opětovném náběhu čerpadla může vzniknout v potrubí šum, který zanikne po zkondenzovaní par. 9/ Během prvních dvou týdnů každé 3 dny (nebo podle potřeby) odvzdušnit systém v nejvyšším bodě. Později tuto kontrolu uskutečnit sporadicky. 10/ Vznik nestandardních situaci konzultovat s montážní firmou Na jednotlivé části systému platí záruční podmínky, stanovené jejich výrobci a dodavateli. Záruky se nevztahují na škody způsobené neodborným zacházením, násilným chováním, živelnými událostmi a třetími osobami. Seznam předávaných dokladů: Záruční list na regulátor- 1ks Záruční list na oběhové čerpadlo UPS 25-80- 2 ks Záruční list na kolektory- 49 ks Záruční list na bojler- 1 ks
54/58
Záruční list na výměník tepla- 3 ks Záruční list na odplyňovač- 1 ks Záruční list a pasport tlakové expanzní nádoby- 1 ks Záruční list ponorného čerpadla- 1 ks Pozn: I kopie oprávnění na vyhrazená technické zařízení
Teplý vrch, dne...................................
Objednatel: …………………………
Zhotovitel: ……………………
55/58
Příklad č.3: Solární systém s použitím vakuových kolektorů H 400 V Záznam o uvedení do provozu a provozní předpis solárního systému. Dne 4.12.2001 byl uveden do provozu solární systém v novostavbě rodinného domu objednatele podle SOD č. 08/08/2001. Systém sestává ze 6 ks vakuových kolektorů 400 V a potřebného příslušenství. Po ukončení montážních prací byl natlakovaný, kompletně odzkoušený, nebyly zjištěny zjevné vady či nedostatky díla. Objednatel se seznámil s následujícími základními pravidly provozu a údržby zařízení : Oběhové čerpadlo na SI - jednotce nastavit v letním období ( duben - září ) na 3. stupeň, v zimním období ( říjen - březen ) na 2. stupeň. Pozn: Když není použit regulátor s automatickou změnou otáček Tlak v primárním okruhu se během normálního provozu pohybuje v rozmezí ............bar. Při jeho poklesu pod .... bar kontaktovat zhotovitele, nebo zjistit príčinu, odstranit ji a doplnit teplonosné médium. Pozn: Přetlak v expanzní nádobě nastavit na hodnotu hydrostatické výšky a tlak kapaliny v studeném stavu o 0,7 bar vyšší. Vakuum se normálně nachází v zeleném poli, oranžové je přípustné, ale při přechodu do červeného je potřeba jej obnovit - kontaktovat zhotovitele. Regulátor solárního systému byl nastaven, nevyžaduje žádné zásahy, v případě potřeby se řídit manuálem. Regulátor je elektrické zařízení, je třeba ho chránit před vniknutím vody a přepětím. 1 x ročne vizuálně zkontrolovat stav expanzní nádoby. Nedopustit mechanické namáhání měděných potrubí. Po 6 letech provozu vyměnit teplonosnou kapalinu. při práci na střeše v blízkosti kolektorů je třeba je z bezpečnostních důvodů zavzdušnit zasunutím vzduchového filtru do vakuového adaptéru a po ukončení prací vakuum obnovit ( kontaktovat zhotovitele ). Když dojde během horkých letních dní k výpadku el. proudu, může nastat var média v kolektorech a vzrůstu tlaku až na hodnotu pojistného ventilu ( 6 bar ). Po opětovném náběhu čerpadla může vzniknout v potrubí šum, který zanikne po zkondenzování par. 2 x ročně krátkým protočením prověřit průchodnost pojistného ventilu. Zhotovitel doporučuje nejméně jednou za čtvrt roku zkontrolovat hodnoty tlaku primárního okruhu a vakua a vizuálně zkontrolovat stav kolektorů i vnitřních zařízení. Vznik nestandardních situací konzultovat s montážní firmou na č. tel. ....... Na kolektory poskytuje výrobce záruku 12 roků. Na ostatní součásti systému platí záruční podmínky a lhůty podle záručních listů jednotlivých výrobců a dodavatelů. Na montážní práce poskytuje zhotovitel záruku 36 měsíců. Záruka se nevztahuje na škody způsobené neodborných zacházením, násilným chováním, živelnými událostmi a
56/58
třetími osobami. Po uplynutí záruční doby bude zhotovitel na základě objednávky objednatele za úplatu vykonávat pozáruční servis a údržbu zařízení.
Seznam certifikátů, záručních listů a návodů na použití: Pozn: I kopie oprávnění na vyhrazená technická zařízení V Bratislave, dne 7.12.2001
Objednatel:
Zhotovitel :
57/58
19. Hlavní přednosti slunečních kolektorů Heliostar 1. Perfektní vzhled kolektorů a široká škála možností jejich zapojení. K dispozici jsou kolektory vhodné pro moderní pomaloprůtočné (low-flow) zapojení s trubkovým registrem meandrového typu, ale i kolektory s nízkým hydraulickým odporem vhodné pro samotížné solární systémy nebo ohřev vody v bazénech. 2. Kompaktní skříň vyrobená hlubokotažným lisováním plechu z hliníkovohorčíkové slitiny. Zvolený materiál odolává i koroznímu působení přímořského ovzduší a skříň je dokonale těsná vůči vnikání srážkové vody. 3. Unikátní řešení spojení absorbční desky s měděným trubkovým registrem zajišťuje velmi dobrý přestup tepla z absorbéru do teplonosné kapaliny. 4. Vysoká kvalita potvrzená atesty a certifikáty nejen domácích ale i velkého počtu zahraničních zkušeben. To se promítá do jednoho z nejnižších měrných investičních nákladů na jednotku získaného tepla v Evropě (tzv. cenovo- výkonový poměř). Samozřejmě je potřebné srovnávat jen srovnatelné, t.j. měření podle EN z akreditovaných zkušeben, a ne s hodnotami některých prodejců působících v SR a ČR. Často se totiž stává, že udávané výkonové parametry kolektorů a solárních systémů nerespektují základní fyzikální zákony. 5. Dlouhá životnost potvrzená praxí více než 36-letého působení společnosti Thermosolar v oblasti vývoje, výroby a dodávek solárních systémů. Statisíce metrů čtverečních kolektorových ploch jsou namontované a úspěšně pracují ve všech zeměpisných pásmech světa. 6. Thermosolar jako jediný výrobce na světě produkuje průmyslovým způsobem plochý vakuový kolektor. Ten v sobě spojuje výhody plochých kolektorů (nižší cena, lehčí integrace do střešních a obvodových plášťů budov) a trubicových vakuových kolektorů (vyšší účinnost, konstantní výkon během celé doby využívání). 7. Variabilnost montáže. Pro kolektory jsou k dispozici upevňovací konstrukce z eloxovaného hliníka pro všechny typy střešních krytin. V případě šikmých střech je možné je montovat nad krytinu nebo integrovat přímo do ní. Pro rovné střechy jsou k dispozici standardní konstrukce do 8 m výšky nad terénem nebo zesílené do výšky 20 m. Pro umístění na zábradlí balkónů nebo střechy výškových budov s velkým zatížením větrem jsou vhodné horizontální (ležaté) typy kolektorů. 8. Komplexnost dodávek. Společnost dodává nejen výkonově a cenově optimalizované sestavy na přípravu TUV, ale i na komplexní zabezpečení objektů teplem ve spolupráci s přídavným zdrojem (plynový kotel, tepelné čerpadlo, kotel na biomasu apod.) 9. Dostupnost smluvních montážních partnerů. Hustá síť montážních firem na území SR a ČR je jedním z předpokladů na operativní styk se zákazníkem a rychlý servis. 10. Dobře propracované poradenství pro zájemce o solární techniku. Systematické vzdělávání smluvních montážních partnerů a úzká spolupráce s nimi zajišťuje rychlý transfer nejnovších poznatků v oblasti projektování a montáže solárních zařízení do praxe.
58/58
