Solární kolektor: Teplo domova ze slunce i v zimě

Solární Kolektor

Typy solárních kolektorů

V zásadě rozlišujeme dva hlavní typy solárních kolektorů: ploché a trubicové. Ploché kolektory, jak název napovídá, se vyznačují plochým, obdélníkovým tvarem. Uvnitř najdeme absorbér, který pohlcuje sluneční záření a předává teplo dále do teplonosné kapaliny. Jsou cenově dostupnější a hodí se pro ohřev vody v domácnostech. Trubicové kolektory se skládají z řady skleněných trubic, které obsahují absorbér. Tyto kolektory dosahují vyšších teplot a jsou efektivnější i při nižších teplotách okolí, což je předurčuje pro náročnější aplikace, jako je vytápění.

Kromě těchto základních typů existují i ​​další varianty, například:

Evakuované trubicové kolektory: Tyto kolektory využívají vakuum mezi absorbérem a vnější trubicí, čímž minimalizují tepelné ztráty a zvyšují účinnost.

Solární vzduchové kolektory: Namísto kapaliny ohřívají vzduch, který lze využít pro vytápění nebo sušení.

Koncentrační kolektory: Tyto kolektory využívají zrcadla nebo čočky ke koncentraci slunečního záření na menší plochu absorberu, čímž dosahují velmi vysokých teplot.

Výběr správného typu solárního kolektoru závisí na mnoha faktorech, jako je zamýšlené využití, geografická poloha, orientace střechy a finanční možnosti.

Materiály pro absorpční plochu

Absorpční plocha je srdcem každého solárního kolektoru a zařízení pro sběr solární energie. Její úkolem je pohlcovat sluneční záření a přeměňovat ho na teplo. Pro dosažení maximální účinnosti je klíčový výběr správného materiálu. Mezi nejpoužívanější materiály patří měď, hliník a ocel. Měď vyniká svou vynikající tepelnou vodivostí, ale je dražší. Hliník je cenově dostupnější a má dobrou odolnost proti korozi. Ocel je robustní a levná, ale vyžaduje ochranu proti korozi. Kromě kovů se používají i selektivní povrchy, které absorbují více slunečního záření a zároveň minimalizují tepelné ztráty. Tyto povrchy jsou obvykle tvořeny tenkými vrstvami oxidů kovů, například oxidu titaničitého nebo oxidu měďnatého. Výběr materiálu závisí na konkrétní aplikaci, požadavcích na účinnost, životnost a cenu.

Izolace a tepelné ztráty

Solární kolektory a zařízení pro sběr solární energie hrají klíčovou roli v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Pro dosažení optimálního výkonu a efektivity těchto systémů je nezbytné minimalizovat tepelné ztráty. Izolace hraje v tomto ohledu zásadní roli. Tepelné ztráty v solárních kolektorech a zařízeních pro sběr solární energie mohou nastat třemi hlavními způsoby: vedením, prouděním a sáláním. Vedení tepla nastává, když teplo prochází pevným materiálem, jako je sklo nebo rám kolektoru. Proudění tepla se děje pohybem tekutin, například vzduchu nebo vody, a sálání tepla se šíří ve formě elektromagnetických vln.

Kvalitní izolace snižuje tepelné ztráty vedením a prouděním tím, že vytváří bariéru mezi kolektorem a okolním prostředím. Materiály s nízkou tepelnou vodivostí, jako je minerální vlna, polyuretanová pěna nebo vakuová izolace, se běžně používají k minimalizaci vedení tepla. Pro omezení ztrát prouděním se používají těsnění a zábrany, které zabraňují pohybu vzduchu v kolektorech. Snížení tepelných ztrát sáláním lze dosáhnout použitím selektivních povrchů s vysokou absorpcí slunečního záření a nízkou emisivitou tepelného záření. Tyto povrchy absorbují maximum sluneční energie a zároveň minimalizují množství tepla, které se vyzařuje zpět do okolí.

Solární kolektor, tichý pracant na střeše, nám dává lekci trpělivosti. Každým paprskem, který zachytí, nám připomíná sílu přírody a nutnost žít v souladu s ní.

Zdeněk Dvořák

Skleněné krytí a jeho funkce

Sklo hraje v solárních kolektorech a zařízeních pro sběr solární energie klíčovou roli. Jeho hlavní funkcí je propouštět sluneční záření dovnitř kolektoru a zároveň minimalizovat tepelné ztráty. Kvalitní solární sklo je speciálně tvrzené, aby odolávalo mechanickému poškození, jako je krupobití. Jeho povrch je často opatřen antireflexní vrstvou, která minimalizuje odraz slunečních paprsků a maximalizuje tak množství energie dopadající na absorbér. Sklo také slouží jako tepelná izolace, která brání úniku tepla z kolektoru do okolí. To je důležité pro udržení vysoké účinnosti kolektoru, a to i za chladnějšího počasí. Při výběru solárního kolektoru je důležité věnovat pozornost typu a kvalitě použitého skla. Moderní solární kolektory využívají speciální skla s vysokou propustností slunečního záření a nízkou tepelnou vodivostí, což přispívá k jejich vysoké účinnosti a dlouhé životnosti.

Rám a uchycení kolektoru

Rám solárního kolektoru hraje klíčovou roli v jeho odolnosti, stabilitě a celkové životnosti. Obvykle se vyrábí z hliníku, který je lehký, pevný a odolný vůči korozi. Hliníkové rámy jsou často opatřeny práškovým nástřikem, který jim dodává další vrstvu ochrany proti povětrnostním vlivům. Některé kolektory mohou mít rámy z nerezové oceli, která nabízí ještě vyšší odolnost, ale za cenu vyšší hmotnosti a ceny. Uchycení kolektoru je stejně důležité jako samotný rám. Kolektory se obvykle montují na šikmé střechy pomocí speciálních hliníkových profilů a šroubů. Tyto profily se připevňují k střešní konstrukci a umožňují nastavit sklon a orientaci kolektoru pro optimální zachytávání slunečního záření. Pro ploché střechy se používají různé typy montážních systémů, které zajišťují stabilitu a správný sklon kolektorů. Důležité je, aby byl montážní systém navržen tak, aby odolal i silnému větru a sněhu. Správná montáž solárního kolektoru je zásadní pro jeho bezproblémový provoz a dlouhou životnost.

Připojení na topný systém

Připojení solárního kolektoru nebo zařízení pro sběr solární energie na topný systém je klíčovým krokem k efektivnímu využití sluneční energie pro ohřev vody a vytápění. Existují různé způsoby propojení, které se liší v závislosti na typu kolektoru, topného systému a požadavcích na tepelnou energii. Nejběžnějším typem propojení je zapojení do primárního okruhu topného systému pomocí výměníku tepla. Solární médium, ohřáté v kolektorech, předává teplo topné vodě v systému prostřednictvím výměníku. Tento způsob zajišťuje oddělení solárního okruhu od topného, čímž se minimalizuje riziko koroze a usazenin. Další možností je zapojení do akumulační nádrže, která slouží jako zásobník teplé vody pro vytápění i ohřev teplé užitkové vody. Solární systém ohřívá vodu v akumulační nádrži, odkud je dále distribuována do topného systému a vodovodních baterií. Pro řízení a regulaci celého systému je nezbytná instalace solární regulace, která sleduje teplotu v kolektorech, akumulační nádrži a topném systému. Na základě těchto údajů řídí chod čerpadel a zajišťuje optimální využití solární energie. Před samotnou instalací je vhodné konzultovat propojení s odborníkem, který navrhne nejvhodnější řešení s ohledem na konkrétní podmínky a požadavky.

Srovnání solárních kolektorů
Vlastnost Ploché kolektory Trubicové kolektory
Cena Nižší Vyšší
Účinnost Nižší při nižších teplotách Vyšší při vyšších teplotách
Instalace Snadnější Náročnější
Odolnost proti mrazu Vyšší Nižší (závisí na typu)

Údržba a životnost kolektoru

Životnost solárních kolektorů je obvykle dlouhá, a to i několik desítek let. Pro zachování jejich účinnosti a prodloužení životnosti je ale důležitá pravidelná údržba. Mezi základní úkony patří čištění skleněných ploch od nečistot, jako jsou prach, listí nebo ptačí trus. Frekvence čištění závisí na míře znečištění, obecně se doporučuje čistit kolektory alespoň dvakrát ročně, na jaře a na podzim. Důležité je také kontrolovat stav rámu a upevnění kolektorů, aby nedošlo k jejich poškození vlivem větru nebo sněhu. Pravidelně by se měl kontrolovat i stav teplonosné kapaliny v systému a v případě potřeby ji doplnit nebo vyměnit. Doporučuje se také nechat provést jednou za několik let odbornou revizi celého systému sběru solární energie. Odborník zkontroluje funkčnost všech komponentů, provede případné opravy a zajistí optimální nastavení celého systému. Pravidelnou údržbou a kontrolou solárních kolektorů a celého systému pro sběr solární energie zajistíte jejich bezproblémový chod, dlouhou životnost a maximální využití energie ze slunce.

Publikováno: 11. 07. 2024

Kategorie: stavba

Autor: Vlastimil Dvořák

Tagy: solární kolektor | zařízení pro sběr solární energie