Je solárny systém vhodný aj pre tunajšie teplotné pásmo, nie je jeho využitie na Slovensku iba iluzórne?
Moderné solárne systémy sú stavané na celoročné využitie. Ich solárny výkon je možné využívať dokonca aj v severských krajinách, pretože absorbér a rozvod solárnej kvapaliny sú dokonale izolované od vplyvov počasia (zima, mráz) a závisí viacmenej od slnečnej aktivity.
Aký má význam solárny systém v zamračenom počasí a ako v tomto období sa vyrába teplá voda?
Prakticky je tento stav kritický len v zimnom období, pretože sa k nepriaznivému uhlu dopadu slnečných lúčov pridružuje aj pomerne krátky čas, počas ktorého je slnko v zime aktívne. Aj tak však dokáže dobrá kolektorová sústava zohriať vodu zo studne, alebo z rozvodnej siete z 8-10oC na 20-25oC. Dohrev na hodnotu využitia napr. 40oC je potom veľmi úsporný a vyžaduje len malé množstvo energie z klasického plynokotla, alebo sa dohreje elektricky. V lete na ohrev zásoby teplej vody stačí veľmi krátky čas slnečnej aktivity a pri zamračenom počasí je schopnosť zohriať vodu závislá len od toho, akú zbytkovú teplotu má zásoba vody. Pri plánovanej akumulácii okolo 100 litrov vody na osobu sa však stav priemernej slnečnej aktivity prejaví plným pokrytím TÚV o teplote 55-75oC. Celoročne potom slnkom vykryjeme 70-75% potreby len zo slnka, 25-30% bude nutné vykryť doplnkovým zdrojom. Ak však znížime nároky na hodnotu TÚV v zime na
38oC (nebudeme používať zmiešavaciu batériu) je možné dospieť na hodnotu 10-15%!
Ako vyzerá návratnosť solárneho systému, je jeho investícia výhodná a kedy sa vôbec oplatí?
Solárny systém sa musí hodnotiť počas celej doby svojej životnosti. Pre svoje špecifikum- t.j. bezplatnú produkciu energie sa nedá zo žiadnym iným zdrojom porovnávať. Ak sa vstupné náklady investované na jeho zriadenie vrátia dajme tomu o 8 rokov, počas ďalších 8 rokov však vyrobí zariadenie energiu, ktorá vyprodukuje zisk minimálne vo výške prvotnej investície. Je predpoklad, že pri vzrastajúcich cenách energií to bude omnoho viac. Ak je overená životnosť kolektorov 30 rokov a predpokladaná 50 rokov, potom sa
investícia nielen vráti, ale na rozdiel od fosílnych palív, plynu alebo elektrickej energie prinesie zisk tým väčší, čím ich cena bude vyššia. Sú to doslova násobky vstupnej investície, ktoré získate so zárukou existencie slnka a teda celej civilizácie. Ako bude dlho trvať kým dosiahnete bod prvotného zlomu (hodnota energetických úspor dosiahne hodnotu investície) závisí len od Vás. Ak prispôsobíte svoj režim spotreby tepla a teplej vody prirodzeným cyklom slnečnej aktivity, teda budete v letnom období vodou maximálne plýtvať a v zime prihrievať klasickým zdrojom len primerane, bude solárny
systém využitý maximálne. Ak bude predimenzovaný a bude celý rok produkovať nadbytok nevyužitej energie, teda budete mať stále nevybitý solárny zásobník, bude doba návratnosti neúmerne dlhá. Ak budete mať pre solárny systém vyťaženie predovšetkým v letnom období (bazén, skleník, autoumývárka, šatne a pod., aj priemyselné využitie), potom je primerané dimenzovanie na zimnú prevádzku schopné pokryť pri všeobecne platných technických podmienkach potreby dokurovania a vykurovania objektu. Vo všeobecnosti platí:
- najrýchlejšie sú návratné systémy s ohrevom bazéna
- nasleduje kombinácia TÚV a temperovanie nízkopotenciálových vykurovacích systémov, v lete ohrev bazéna
- kombinácia TÚV a temperovanie strednopotenciálových sústav (podlahovka, veľkoplošné radiátory)
- celoročná výroba TÚV
- vykurovanie –dokurovanie objektu
Dá sa solárnym systémom zabezpečiť plnohodnotné vykurovanie objektu bez použitia iného zdroja tepelnej energie ? Nie je lepšie investovať do kvalitného kotla na kúrenie?
Iba teoreticky, pri aplikácii v tzv.pasívnych domoch, alebo s megazásobníkom nabíjaným v prechodnom období. Nie je ale efektívne dimenzovať solárny systém na plný vykurovací výkon, pretože náklady na zachytávanie a akumuláciu solárnej energie sú neúmerne vysoké. Celá filozófia je postavená úplne inak. Nie je rozumným riešením vložiť neúmerné množstvo investícií do veľkého počtu kolektorov, pokiaľ systém bude mimo vykurovacieho obdobia nevyťažený. Každý nevyužitý kilowatt tepla, ktorý kolektorová sústava zachytí, ale sa zmysluplne nevyužije, znamená zhoršenie návratnosti. Preto výkon má byť pokrytý proporcionálne počas celého roku prevádzky. Dimenzovanie na zimný výkon má význam iba vtedy, ak daný počet kolektorov má v lete kde dodávať energiu (napr. do bazéna). Kritické zimné obdobie s abnormálne nízkymi teplotami netrvá v našich zemepisných podmienkach dlho a je pretkávané slnečnými dňami vhodnými aspoň na temperovanie objektu. Ak inštalovaný počet kolektorov splní v zime podmienku aspoň predohrevu TÚV, je možné, že sa prostredníctvom slnka nedostane nad hranicu 35-40oC. Prílev takejto teploty však je možné zužitkovať v nízkopotenciálovom vykurovaní a poskytne slušný energetický príspevok minimálne podlahovke. Ak má dom slušnú energetickú bilanciu (je kvalitne izolovaný), potom sa pár kolektorov nad potreby TÚV (platí empíria 1 kolektor na 100 litrov TÚV-3 kolektory a 300 litrov pre rodinný dom) pre zimnú prevádzku oplatí. Sú reálne výsledky pri dodržiavaní ekologického režimu v modernom kvalitne izolovanom dome s 5-7 kolektormi, 300 litrovým zásobníkom, podlahovým vykurovaním a dvojokruhovým solárnym systémom, ktorý vykazuje 80% úsporu energie na ohrev TÚV a 40-55% na vykurovanie. Otázka kotla v súčinnosti so solárnym systémom je veľmi špecifická a málokto si uvedomuje, že teplú úžitkovú vodu potrebujeme celý rok a po inštalácii solárneho systému sa kotol dostane minimálne 9 mesiacov mimo prevádzky, čo pri nesolárnom systéme nepripadá do úvahy. Ak sme napríklad plynový kotol odstavili na taký čas, jeho hlavná úloha bude dotiahnúť energetické potreby teplej vody a kúrenia len v zimnom období. Je logické, že pre túto úlohu nemá význam investovať do nejakého superkotla. Na dotiahnutie tepelnej bilancie bude stačiť jednoduchý závesný ÚK kotol s odbočkou na dohrev vrchnej vrstvy TÚV v solárnom zásobníku. Teda sa dohreje vždy len toľko teplej vody čo sa ihneď zužitkuje a zásobník musí byť v čo najväčšom svojom objeme schopný prijať maximum solárnej energie, ktorá je zdarma. Celý výkon kotla má byť teda postavený do polohy lacného, ale v prípade nutnosti dostatočne výkonného
zdroja pre pár kritických týždňov v roku. A je logické, že obdobie na dohrev teplej vody a potreba vykurovania sú úzko spriahnuté, preto niekedy stačí jednookruhový vykurovací kotol bez TÚV.
Prečo je potrebný tak veľký solárny zásobník, keď mi teraz stačí 120 litrový plynový bojler a ako terajší môžem využiť pri doinštalovaní solárneho systému?
Solárny zásobník nemôže byť nahradený akýmkoľvek bojlerom. Má niekoľko
špecifických vlastností, ktoré mu umožňujú efektívne plniť svoju úlohu: byť schopný kedykoľvek absorbovať solárnu energiu a uchovať ju aj počas kritických dní (zamračené, nadspotreba vody a podobne). V prípade potreby musí umožniť núdzový dohrev, ale len v nevyhnutnom objeme svojej zásoby. Je nám jasné, že plynový, alebo elektrický bojler je zásobovaný energiou 24 hodín denne. Preto robiť si neúmerné zásoby pri reálnom koeficiente tepelných strát (chladnutie vody prestupmi cez izoláciu) je nezmysel. Je preukázateľné, že prietokové ohrievače sú energeticky efektívnejšie, pretože faktor akumulačných strát vylučujú. Majú však svoje muchy a ich vyťaženie je obmedzené pri prekročení optimálneho prietoku. Solárny systém má inú charakteristiku. So stratami sa jednak počíta (strácame však energiu získanú zdarma) a slnko riadiť nemôžeme. Musíme sa mu jednoducho prispôsobiť a umožniť zachytávať energiu vtedy, kedy je k dispozícii. Na túto úlohu sú solárne bojlery prispôsobené väčším objemom, špecificky umiestneným solárnym výmenníkom s oveľa väčšou aktívnou plochou (energia sa odovzdá rýchlo aj pri nižšom solárnom potenciáli) umiestnenou v mieste prívodu studenej vody do zádobníka TÚV. Len tak sa dá využiť solárne teplo v zime a pri zamračenom počasí na prehriatie studenej vody ,ktorú je
potrebné len mierne prihriať na požadovanú úroveň. Dohrev je umiestnený až v hornej časti zásobníka pri mieste odberu TÚV, čo je stav takmer prietokového dohrevu. Štíhly a vysoký tvar solárneho zásobníka umožňuje želanú stratifikáciu- prirodzené vrstvenie teplej a studenej vody podľa úrovne jej teploty. Prehriata voda prirodzene sa vrství a ukladá hore pri výtoku TÚV a studená voda obklopuje solárnu špirálu a je ňou prehrievaná. Len tak sa môže garantovať, že energia bude môcť byť odovzdávaná aj keď sa nám zdá, že nie je využiteľná (slnko je pod mrakom).Z týchto dôvodov sa ležaté prevedenia zásobníkov nedoporučujú. Ich stratifikačná schopnosť je minimálna. To, či jestvujúci bojler je možné zakomponovať do nového solárneho systému je otázka na zváženie. Ak je dlhšie v prevádzke, je vysoké riziko, že bude najslabším článkom v solárnom systéme. Nahradiť solárny zásobník nemôže a jeho použitie ako doplnkového zásobníka na zväčšenie akumulovaného objemu môže spôsobiť, že prekorodovanie a tečenie systému bude spôsobovať zbytočné starosti a predčasné servisné zásahy. Súčasné solárne zásobníky sú veľmi kvalitného vyhotovenia s garanciou bezproblémovej prevádzky. Ak je zásobník nový a je súčasťou kvalitného kotla, je možné ho použiť na výstupe zo solárneho zásobníka , ktorý nebude mať bivalentný výmenník- teda dohrev kotlom sa bude realizovať až v jestvujúcom zásobníku a riadiaci systém kotla si bude nezávisle strážiť nastavenú úroveň teploty TÚV meraním stavu pritekajúcej vody a v prípade dostatku solárnej energie sa jednoducho nezapne do ohrevu. Toto riešenie je v praxi overené a je plne funkčné.. Patrí však k luxusným riešeniam a obstojí tam, kde otázka návratnosti nie je na prvom mieste.
Ak si od výrobcu kúpim kolektory, môžem si ich inštaláciu urobiť sám, prípadne si môžem objednať Vašu firmu na niektoré súčasti montáže?
Bez podceňovania schopností slovenských kutilov a majstrov je nutné odhovoriť záujemcu od takéhoto postupu. Určite sa nájdu fachmani pracujúci v príbuznom odbore (kúrenári, vodári a podobne), ktorí si dokážu systém postaviť za cenu učenia sa za pochodu. Ale tých odhovárať nie je zmyselné a je dobré, ak si rozšíria svoje zručnosti o nový perspektívny odbor činnosti. Pre bežného človeka však zo svojpomoci nevyplýva žiadna výhoda a aj úspory sú iluzórne:
- výrobca Vám predá kolektory častokrát drahšie, ako si kúpite od nás
- strácate záruku na systém, pretože garanciu Vám môže preniesť len certifikovaná odborná firma
- musíte si naštudovať teóriu, pretože montážne návody nie sú unifikované – každá montáž je jedinečná použitím prvkov, trás , systému riadenia a náväzností na stávajúci systém
- musíte zvládnuť niekoľko profesií: zváranie medi, prípadne zhotovovanie spojov nerezových vlnovcov, práca vo výškach, pokrývačské úkony, izolatérstvo, vodárčina, kúrenárstvo, bazénárstvo, elektroinštalácia a systém riadenia
Prečo sa cena solárnych systémov pohybuje v reláciách cez 3000 Eur, keď cena jedného kolektora sa pohybuje okolo 300 a pre výrobu TÚV stačia 3 kolektory?
Moderné solárne systémy sú plnoautomatické systémy s celoročnou prevádzkou a veľmi dlhou dobou životnosti, bez nárokov na ovládanie a údržbu. Kolektory, ktoré máme možnosť vidieť inštalované na čoraz väčšom počte objektov sú len jednou, aj keď veľmi dôležitou súčasťou celého systému pracujúceho počas celoroku. Kvalitný kolektor s dobrou selektivitou (schopnosťou zužitkovať maximum slnečnej energie bez spätného vyžarovania do okolia) je intenzívne vystavovaný vplyvom okolitého prostredia, exhalátom, kyslým dažďom, krupobitiu a pritom musí garantovať zachovanie svojich kvalitatívnych vlastností. Jeho pracovný rozsah sa blíži k povrchovej teplote stagnácie 240 oC (vákuový kolektor) a v zime mu hrozí zamrznutie pri -25oC. Ak si má v takomto pracovnom rozsahu poradiť systém bez toho, aby v ňom náplň vrela, alebo zmrzla, musí byť systém pod expanzným tlakom a doplnený o špeciálne aditíva. Okrem špeciálnej náplne (napr. Thesol) aj rozvody musia byť tepelne a tlakovo odolné. Preto sa používa na tvrdo spájkovaná meď, alebo nerez. Na jej izoláciu sa musí použiť minerálna vlna, alebo
vysokoodolný armaflex. Solárna kvapalina sa v potrubnom systéme musí
prečerpávať cielene tak, aby sa v kolektorovej sústave primerane prehrievala a na výstupe v jednom, alebo v niekoľkých výmenníkoch odovzdávala teplo v patričnom tepelnom spáde. A to v celoročnom pracovnom rozsahu! Nesmie sa pritom stať, že vodou v zásobníku budeme vykurovať kolektory. To zaistí sústava meracích čidiel a riadiaci systém schopný samostatne rozhodnúť, kedy môže spustiť a kam môže dodávať solárne teplo. Len tak sa môže u takzvaných viacokruhových systémov zaistiťsúčasné obslúženie dodávky solárneho tepla .Každý solárny systém pre výrobu TÚV má ako príslušenstvo veľký solárny zásobník s bivalentným (doplnkovým) dohrevom, obehový systém, riadiaci systém, merací systém, tlakové ochrany, odvzdušňovanie, odplyňovanie, blokovanie kotla, ukazovatele teploty, prevádzkového tlaku, podtlaku (napr.vákuové kolektory) výmenníky, trojcestné ventily a iné podľa modifikácie systému. Keď si k tomu prirátate kopu uzatváracích armatúr, medených rúr, spojok a fitingov
dostanete sa na cenovú úroveň , ktorá tvorí cenu solárneho systému.
Materiálové náklady na jednu solárnu sústavu sú vzhľadom na 30% dotáciu
Slovenského výrobcu kolektorov nižšie, ako v zahraničí, ceny ostatných komponentov z dovozu zodpovedajú cenám na tuzemskom trhu. Podstatným rozdielom je cena za technické riešenie, funkčnú schému a montáž zariadenia aplikovaného u zákazníka.. Tieto položky sú oproti okolitým krajinám pod úrovňou 35% cien bežných v okolitých krajinách, včítane Čiech a Rakúska. Teda cena položiek, v ktorých sa zhmotňuje slovenská duševná práca je silne podhodnotená.To je výhoda, ktorá sa už napríklad v okolí Bratislavy stráca a lokálne firmy si pýtajú vďaka vyššiemu dopytu na lokálnom trhu omnoho vyššie sadzby za realizáciu solárnych systémov. Perspektívne však možno očakávať smer vývoja cien solárnych systémov smerom k svetovým cenám. Tunajší výrobca špičkových kolektorov, ktorý 82 % produkcie vyváža do západných krajín ,už nebude môcť v rámci EÚ poskytovať dampingové
ceny a bude musieť ísť min. o 30% vyššie. Ak v tomto období bude štát povinný v rámci pravidiel únie poskytovať dotácie na alternatívne zdroje, na súčasné ceny sa už aj tak nedostaneme. Bude zrejme pri náraste realizačného priestoru tlak na zvyšovanie miezd a aj realizátori solárnych systémov Vám svoje služby budú poskytovať za omnoho vyššie ceny.
Doporučujeme preto každému, kto chce rozumne investovať do budúcnosti, aby zvážil, či má zmysel čakať na dotácie štátu, ktoré aj tak budú poskytnuté až na svetové ceny, pretože štát žiadne zdroje na tento program nemá a toho roku si dokonca zvýšil príjmy z výroby kolektorov preradením do vyššej sadzby DPH.(Pre montážne firmy to našťastie zostalo po starom).
Okrem slnka sa nič iné nadá garantovať – poznáte istejšiu investíciu?
Mám bazén ktorý by som chcel vyhrievať solárnymi kolektormi. Koľko a aké kolektory mi doporučujete?
Tak ako sa podrobne uvádza v sekcii otázok a odpovedí v sekcii „klimatizácia“, okolo v súčasnosti veľmi módneho prvku, domáceho bazéna je kopec problémov, ktoré nútia užívateľa siahať hlboko do vrecka.
Je smutné, že na nás sa majitelia bazénov obracajú až potom, keď si nevedia rady a prevádzka bazéna ich privádza do zúfalstva. Najčastejším problémom je šetrenie na nepravom mieste. Ak si majiteľ kúpi bazén bez systému jeho ohrevu, alebo iba z lacným elektroodporovým výmenníkom, dostane sa po prvom roku prevádzky k poznaniu, že luxusná dovolenka s celou rodinou pri mori je lacnejšia , ako amortizácia a náklady na prevádzku takéhoto bazéna. Spojenie solárnych kolektorov s udržiavaním bazéna na želanej teplote bazénovej vody je priam ideálnym riešením pre možnosť obsiahnúť popri ňom aj iné zdroje energetických potrieb (celoročnú výrobu teplej úžitkovej vody, dokurovanie a doplnkové vykurovanie).
Prečo je pre solárny systém bazén ideálnym spotrebičom? Jednak preto, že je energeticky veľmi náročný a môže zužitkovať všetky prebytky, ktorých býva v letnom období neúrekom a na druhej strane sa uspokojí s pomerne nízkym potenciálom energie. Skúsme si to vysvetliť na malom príklade: Vodu v bazéne potrebujeme udržiavať na hodnote 22-24oC. Na to ,aby sme dokázali takúto teplotu odovzdávať solárnym systémom, potrebujeme, aby sa nám do výmenníka, ktorý nahrieva bazénovú vodu dostala teplota o taký gradient vyššia, aby došlo k prestupu tepla získaného na kolektoroch do bazénovej vody. A získať na kvalitných kolektoroch aj pri zamračenom počasí 35-40oC nie je žiadne umenie. Prakticky do doby, kým solárny systém nie je schopný dohrievať vodu v solárnom bojleri, kde chceme mať 50-60oC, môže bez problémov ohrievať bazén. Vodu v bojleri po dosiahnutí aktívnej hodnoty systém dohreje za veľmi krátku dobu. Jednak preto, že bežných 300 litrov zásoby TÚV nie je žiadny energetický problém (v porovnaní s bazénom doslova smiešny objem) a jednak preto, že počet kolektorov je dimenzovaný pre samotný bazén. Teda výkon solárnej sústavy je razantný a efekt dohrevu rýchly. Systém sa po chvíli vracia k ohrevu bazéna, ale nám vyprodukoval dostatok teplej vody aj pre celú domácnosť. Ak chceme, aby sme zo solárneho systému mali úžitok aj pri temperovaní a dokurovaní v zime, potom je aj vyšší počet kolektorov prínosom. Ale ak by sme nemali bazén, vyprodukované kilowaty by nám v lete vyšli navnivoč a naše peniaze investované do nadbytku kolektorov tiež.
Teraz nás bude zaujímať, koľko kolektorov vlastne treba pre bazén, aby sme boli spokojní z pohľadu úžitku, aj návratnosti. Nikdy nedimenzujme počet kolektorov na energetickú náročnosť spojenú s jeho nábehom do prevádzky! Prečo je tomu tak? Skúsme znova príklad z praxe: Napustíte si bazén o objeme 50 m3 studenou vodou (napr.10oC) a idete ho hriať na 24oC. Ak máte šťastie a dostatok slnka a kolektorov, za 1 deň zdvihnete teplotu bazéna o 2-3oC. V noci Vám celkom prirodzene poklesne teplota v bazéne o takmer jeden stupeň, napriek najkvalitnejšej izolácii. Prečo? Pretože ste nútení mimo slnečnej aktivity prestať dodávať teplo- jednoducho nie je slnečná energia k dispozícii. A každý krytý aj voľný bazén prirodzene chladne. Ak si teoreticky pridáte ďalšie kolektory do výkonu, budete síce rýchlejšie stúpať, ale stále budete aj klesať s teplotou bazéna a vy budete postupovať s teplotou hore po krivke pripomínajúcej zuby pílky. A ani si neuvedomujete, aké je to energetické plýtvanie. Ak by ste totiž nábeh urýchlili dynamickým, v noci neprerušovaným dohrevom plynom, alebo to dotiahli elektricky, dospeli by ste k poznaniu, že čím viac sa blížite k prevádzkovej teplote a teplote vzduchu v bazénovej hale, tým sú nároky na energetický príkon menšie. Ak dosiahnete stabilný stav a stabilnú prevádzkovú teplotu, zrazu Vám energetické nároky poklesnú a budú viac menej vďaka akumulačnej schopnosti vody vyrovnané. A na túto hodnotu je rozumné dimenzovať solárny systém! Nech Vám kolektory držia teplotu bazéna zadarmo. Lebo ak ich nebudete mať, každý meter kubický Vášho bazéna bude od Vás pýtať asi 1,2 kW energie denne za ktorú musíte zaplatiť. Pre bežný bazén to znamená aj desiatky tisíc kilowattov ročne, potrebných len na udržiavanie prevádzky a to sú nemalé peniaze… A kúpiť si obrovský počet kolektorov na nakopnutie bazéna a potom ich mať celý rok predimenzované a nevyužité, je tiež holý nezmysel.
Teda pre prevádzku budeme potrebovať lacný, ale rýchly a výkonný zdroj na nakopnutie bazéna do nábehu a na udržanie teploty počet kolektorov rovnajúci sa 40-60% plochy bazéna.(Napríklad bazén 6×4=24=12m2 kolektorovej plochy, čo je 6 až 7 kolektorov).Ak budeme chcieť v zime pomôcť pri dokurovaní domu, zvolíme hornú hranicu počtu kolektorov a viac, podľa výťažnosti nízkopotenciálového spotrebiča.
Teraz niečo o zakomponovaní solárneho systému do bazénovej techniky. Je to značný problém a mnoho firiem zaoberajúcich sa solárnym ohrevom si na ňom u zákazníkov pošramotilo svoju povesť.Je potrebné si uvedomiť, že dostať potrebné kilowatty do tak obrovskej masy vody, akú obsahuje bazén, nie je vôbec jednoduché! Za prvé, viacokruhový a celoročne prevádzkovaný solárny systém nesmie pracovať s bazénovou vodou v kolektoroch, ale v nich prúdi nemrznúca a nevriaca zmes.Voda v bazéne, vykurovacia voda a teplá voda musia byť striktne oddelené sústavou výmenníkov a nesmieme ich z hygienických a praktických dôvodov zmiešať. A kvalitné tlakové kolektory nie sú pred agresívnou chémiou bazénovej vody imúnne. V úvode sme si hovorili, že bazén dokáže zužitkovať nízke potenciály teplôt.Ale dostať túto energiu doslova do každej molekuly vody znamená nutnosť celý objem vody mnohonásobne prehnať cez teplovýmennú plochu. A to všetko za podmienok, že sa pri reálnej tepelnej vodivosti a absorbivite vody energia prenesie zo solárnej kvapaliny do celého bazéna. Bazény zvyknú mať výmenník na ohrev vody vsadený do filtračného okruhu. Výmenník výkonu desiatok KW tak pomocou plynového kotla, alebo elektroodporovým ohrevom pri predpísanom tepelnom spáde zaistí nielen ohrev, ale aj kritické nabiehanie bazéna do prevádzky.Pretože filtračný okruh bazéna pracuje s obrovským množstvom vody, je tento výmenník veľkému prietoku prispôsobený a z hľadiska odovzdávania energie je zákonite vysokopotenciálový.Znamená to teda, že z kotla, alebo elektrošpirály vyžaduje aj 80-90oC, aby v protiprúde došlo k odovzdávaniu dostatočného množstva energie.Základnou školáckou chybou firiem pripájajúcich solárny systém je použitie takéhoto výmenníka pre ohrev solárnym systémom.Výhody nízkopotenciálového ohrevu sú v keli a kým solárny systém nedosiahne vysokú teplotu imitujúcu kotol, výmenník vlastne pracuje mimo svojej pracovnej krivky a odovzdávaný výkon dosahuje zlomok nominálneho výkonu.Pre solárny ohrev vhodný výmenník je dimenzovaný tak, že ním preteká bazénová voda o oveľa menšom prietoku a aj teplovýmenná plocha dáva čas vode , aby sa stihla prehriať aj pri malom rozdiele teplôt.Ďalšou chybou, ktorú nachádzame u kvázi profesionálov je, že vhodný výmenník síce dokážu správne nadimenzovať aj na počet kolektorov, ale ho surovo zaradia do filtračného okruhu pred kotlový výmenník, čím zadusia filtračné čerpadlo a nabiehací výmenník posunú mimo jeho prevádzkové parametre a majiteľ sa čuduje, že voda je v bazéne studená a kotol sa nechce zapnúť, lebo sa do neho vracia rovnaká teplota ako z neho vystupuje.Pritom napoludnie voda za solárnym výmenníkom často až vrie. Čo v tomto prípade doporučujeme? Osvedčilo sa nám riešenie s nezávislým okruhom pomocou samostatného obehového čerpadla, ktoré okrem správneho prietoku v pomere k príkonu a tepelnému potenciálu solárnych kolektorov dáva možnosť získať nezávislosť na potrebe spúšťania filtrácie pri solárnom ohreve, čo je jednak úspornejšie, jednak dáva možnosť filtrovať v nočnom režime, teda nie vtedy, keď si to žiada slnko. Aj firmy dodávajúce bazény sú často neschopné akceptovať, že nemôžu riadiť solárny systém, ale sa musia prispôsobiť a byť riadení slnkom.Tento problém tu odpadá. Ak je predsa nutné zvoliť solárny ohrev vo filtračnom okruhu, tak zásadne v bypase a s regulovaným prietokom!
Nepoškodí sa solárny systém pri nadbytku energie a pri prehriatí v lete?
Moderné solárne systémy pracujú vďaka systému nezávislého tlakového okruhu v celoročnom prevádzkovom režime od -25 do +240oC. Áno, takéto sú bežné termické pomery na absorbéri špičkových vákuových kolektorov! Solárna kvapalina sa môže lokálne prehriať na takúto úroveň (vo vnútri meandra a na výstupe z kolektora pri nábehu obehového čerpadla) a nesmie sa pri tom nič stať. Teplotná zmena sa však prejaví zmenou objemu kvapaliny v expanznej nádobe, prípadne sa časť tlaku uvoľní cez tlakový ochranný ventil uložený v studenej vetve (dôležité!). Po stabilizácii prevádzkových pomerov a dokonalom odplynení aj tento problém zanikne. Prevádzkový tlak v solárnom systéme bude vždy nad krivkou vyparovania solárnej kvapaliny a táto nám nezovrie. Proti namrznutiu sa solárna kvapalina aditivuje. Počas vylaďovacej prevádzky sa systém odplyňuje na studenej vetve napr. zberačom bublín LAG3 a zásadne nie odplyňovaním vyparenej kvapaliny!
Kvalitný solárny systém je teda tlakový systém z celomedeného potrubia izolovaného vysokoteplotnou izoláciou.
Všetky použité prvky sú z veľmi kvalitných, tlakovo a teplotne odolných materiálov. Nikdy si nenechávajte do primárneho okruhu (okruhu so solárnou kvapalinou) montovať automatický odvzdušňovací ventil! Tento nemá vo vysokotlakovom systéme opodstatnenie, nakoľko neustále znižuje tlak v systéme a tak ho dostáva pod bod varu, vytvára ďalšie podmienky pre vyparovanie a pary sa opätovne uvoľňujú a postupne ubúda objem solárnej kvapaliny. Používanie automatického odvzdušňovania je neklamným znakom nízkotlakových kolektorov, ktoré nie sú schopné bez neustáleho dopĺňania kvapaliny korektne pracovať. Niektorí výrobcovia tento problém obchádzajú dopĺňacími zásobníkmi pre solárnu kvapalinu alebo systémom voľnobežného plnenia , teda kvapalina sa musí z kolektorov zlievať pri odstavení obehového (v tomto prípade napr. zubového) čerpadla. Tento spôsob má nevýhodu v tom, že nebráni studenému zaplyneniu kvapaliny a tvorbe peny za voľnobežným čerpadlom. Ak sa takáto kvapalina vystaví silnému prehriatiu, dochádza k podpore nežiaduceho zníženia bodu varu.
Ak kvalitný vysokotlaký solárny systém splnil všetky nastavené požiadavky (nahrial všetky okruhy), aj keď slnko intenzívne hreje, aj keď obehové čerpadlo zastaví dodávku energie a dôjde k lokálnemu prehriatiu priamo v kolektoroch, nemá to po dokonalom odplynení na solárnu kvapalinu iný vplyv, ako prijateľné zväčšenie objemu kompenzované kvalitnou expanznou nádobou.
V praxi sa ukázalo, že bez prístupu atmosferického vzduchu k degradácii solárnej kvapaliny pri vysokých prehriatiach nijak nedochádza. Výrobca síce pre istotu doporučuje raz za 4-5 rokov realizovať výmenu solárnej náplne, ale z praxe vieme , že dobre natlakovaný a odplynený okruh si nežiada ani tento zákrok v lehote do 6 rokov.
Ktoré kolektory sú najlepšie ?
Ako jedna z mála firiem na Slovensku sme mali možnosť si vyskúšať montáž a overiť si v prevádzke niekoľko druhov kolektorov od rôznych výrobcov.Je možné s potešením konštatovať, že konkurenčný boj vyhnal kvalitu a aj ceny kolektorov na veľmi dobrú úroveň. Pre nás z pohľadu dlhodobej bezúdržbovej prevádzky sú najlepšie kolektory s možnosťou vysokotlakej prevádzky zásadne s núteným obehom. Zdanlivé výhody samoťažných kolektorov spojené s bezplatným nabíjaním solárneho zásobníka sú nepriaznivo negované nízkou účinnosťou spojenou s nedokonalým vrstvením tepla v ležatých zásobníkoch, v úzkom pásme dosiahnuteľného tepelného spádu, ktorý nepriaznivo pôsobí proti samoťažnému efektu. Ak zanedbáme tieto fyzikálne problémy, potom nám samoťažné systémy prinesú ťažkosti predovšetkým s vhodným umiestnením zásobníkov, nezanedbateľnú záťaž strechy, tepelné straty pri voľnom umiestnení, problémy s havarijnými stavmi pri integrovaní pod krov. Veď si skúste predstaviť čo sa stane, keď Vám nad hlavou praskne 300 litrový zásobník vody, alebo stačí len malá netesnosť.
My zásadne uprednostňujeme nútený obeh, ktorý umožní zásobník umiestniť v dolných častiach objektu, kde je odtok, alebo gulička (práčovne, kotolne, pivnice a garáže). Nie je nezanedbateľný ani problém s nutnosťou tlačiť studenú vodu do samoťažného zásobníka až kdesi do krovu a potom ju vracať do kúpeľne na prízemí. A použiť samoťažný zásobník v spojení s ohrevom bazéna je priam diletantské, pretože plášťový ohrev samoťažného zásobníka je už z podstaty limitovaný a pre potreby ani malého bazéna nevyhovuje. Pokus vsadiť výmenník do samoťažného traktu znamená jeho vysadenie z funkcie a problematický proces samoťahu sa ešte radikálnejšie zabrzdí. Použijte samoťažný systém na letnú sezónnu prevádzku pre rekreačné zariadenia-tam sa osvedčí. Inak ho zásadne nedoporučujeme.
Samotné kolektory, ako špecializované zachytávače solárnej energie sú u všetkých výrobcov konštrukčne veľmi podobné. Mimo špeciálnych trubicových kolektorov sú v praxi najbežnejšie klasické ploché kolektory s dobrou absorpčnou plochou vykazujúcou selektivitu (bránia spätnému vyžarovaniu). Každý dobre vie, že tmavé matné plochy dobre pohlcujú teplo, ale ho aj dobre vyžarujú. Stačí si spomenúť čo cítime, keď sedíme v uzavretom, slnkom vyhriatom aute. Tento efekt skleníka a tmavej, slnkom vyhriatej palubnej dosky je podstatou solárneho systému. Dobrý kolektor však musí nielen dobre pohlcovať teplo, ale až do chvíle, kým ho prúdiace teplonosné médium neprevezme do molekulárnej stavby, by ho nemal vyžiariť naspäť. To je tá selektívnosť. Vhodná aktívna plocha býva predmetom výrobného tajomstva a je pre špičkového výrobcu kolektorov kritériom pre použitie v praxi.
Takúto funkciu nám žiadna čierna farba nezabezpečí. Preto pozor na nápadne lacné kolektory! Dobrý kolektor totiž dostáva počas prevádzky poriadne zabrať. Celoročne je vystavený nielen extrémnym teplotám, ale aj atmosferickým vplyvom, vlhkosti, exhalátom, soliam a kondenzátu. Ak nebude konverzná (zachytávacia a odovzdávacia) plocha kvalitná, už po roku prevádzky začne vykazovať fľakatosť, nestabilitu, rôznorodosť a v častej miere aj odlupovanie aktívnej plochy! Samotné odvetranie vnútra kolektora je celá veda a kto nevidel koľko vody sa dokáže v nekvalitnom kolektore zhromaždiť prirodzeným spôsobom žasne! A dobrý kolektor musí slúžiť bez straty výkonu celé desaťročia- inak sa jeho náklady dostatočne nezhodnotia. Pre nútený obeh je najvhodnejší meandrový zberač tepla z kolektorovej plochy. Mnoho výrobcov používa lýrový, pretože jeho technológia napojenia na absorbér je jednoduchšia. Vykazuje však nerovnomerný prietok cez absorpčnú plochu, nakoľko podlieha zákonom prúdenia kvapalín, ktoré si hľadajú cestu najmenšieho odporu. Mnoho výrobcov tiež ťažko zvláda otázku riešenia kontaktnej plochy, ktorá je aktívnou pri odovzdávaní tepla. Je to plocha, ktorou menovite prestupuje teplo do medenej trubky naplnenej prúdiacim médiom. Ďalší problém- izolovanie od okolitého prostredia. Vzduch vo vnútri kolektora je tiež vodivý a v zimnej prevádzke nám odvádza veľké množstvo prácne zachytenej energie preč. Výrobcovia používajú rôzne spôsoby izolovania kolektorovej vane, niekedy však nezvládajú otázku nasiakavosti (minerálne vlny) tepelnej odolnosti (polyuretán)a skutočne dobrej izolačnej schopnosti. Dobrý kolektor je teda konglomerát z veľmi kvalitných tepelne a časovo odolných materiálov s vlastnosťami podporujúcimi maximálne využitie zachytenej energie PREDOVŠETKÝM V ZIMNEJ PREVÁDZKE.
A ak sa na Slovensku vyrába plochý vákuový kolektor jediný svojho druhu priemyselne vyrábaný termický kolektor, patentovaný v 52 krajinách sveta, potom je dobre vedieť, že tento zázrak techniky okrem kvalitnej absorpčnej plochy má meander lisovaný do hliníkových lamiel a umožňuje vysokotlakú prevádzku, pričom vďaka vákuu vytvorenom po montáži vo vnútri kolektora vytvára efekt termosky. Oproti atmosféricky otvoreným (vetraným a tesneným) kolektorom má teda pre životnosť konverznej plochy vytvorené maximálne podmienky.
Vysokotlaké kolektory (odpusťte túto terminológiu-v praxi sa nepoužíva) si vyžadujú veľmi kvalitné prevedenie na tvrdo spájkovaných spojov a závitových spojov, preto sú pre montážne firmy často tvrdým orieškom. Povrchnosť sa nevypláca, pretože permanentné zavzdušňovanie spôsobené poklesom tlaku po mikroúnikoch spôsobuje zbytočné prevádzkové problémy.
Teda ak si to zhrnieme: za kvalitný solárny kolektor považujeme kolektor vyrobený z nekorozívnych materiálov, s dobrým absorbérom s dostatočnou selektivitou a povrchovou stálosťou, s meandrovým zberačom vyhotoveným z medi, konštrukčne izolovaným proti vonkajšiemu prestupu tepla ale maximálnym povrchom pre zber energie z absorbéra. Mal by byť dokonale izolovaný tepelne ,ale aj proti vlhkosti a kondenzátu. A takých kolektorov nie je veľa. Je potešiteľné že na Slovensku vyrábané kolektory Thermosolar k nim tiež patria.
Nedávno mi namontovali solárny systém. Som s ním vcelku spokojný, ale v kotolni mi pod solárnym bojlerom stále vznikajú mláky. Volal som firmu, skontrolovali spoje, všetko dotiahli a odišli.O niekoľko dní to isté znova.Firma prišla a vymenila mi celý bojler.Keď ten demontovaný kontrolovali, nenašli žiadnu dieru, ani netesnosť.Odišli a ja mám mláky ďalej napriek novému bojleru.Čo mám s tým robiť?
Ak Vám dali nový kvalitný solárny bojler a máte pod ním mláku, nie je to vždy chyba, alebo vada. Poďme si problém analyzovať. Predstavte si, že vy vlastne máte tlakovú uzavretú nádobu o objeme 300 litrov. Túto naplníte vodou a pri odvzdušnení cez vodovodnú batériu ho naplníte do maximálneho objemu. Ak Vám cez batériu prestane syčať vzduch, tak je jednoducho plná.
Tlak ktorý máte na prívode vody (napríklad 0,2 Mpa) spôsobí najprv vyrovnanie tlaku v samotnom bojleri. Po jeho dosiahnutí sa uzavrie spätná klapka na prívode vody a všetko je v najlepšom poriadku. Až do tej doby, kým sa nezačne voda zohrievať pomocou solárneho systému. Ruka v ruke so stúpajúcou teplotou vody však vzrastá jej objem! A vy ste túto vodu uzavreli na výstupe batériou a na vstupe sa tesnenie spätnej klapky stále intenzívnejšie zabára do osadenia. Tlak neustále vzrastá a dosahuje 0,3-0,4 Mpa a pri prekročení hodnoty poistného tlaku sa vytláča pružina poistného tlakového ventilu a začína uvoľňovať prebytočné množstvo vody von. Neroztrhá Vám predsa rozvodné trubky, alebo sedlo vodovodnej batérie! Pri nahriatí studenej vody na 60oC dôjde k takej zmene objemu, že sa zákonite niekde musí vytlačiť poriadne vedro vody. Tento normálny jav sa nedá nijako obísť, preto sa s tým treba zmieriť: buď požiadate montážnu firmu, nech vám výstup z poistného ventila odvedie do guličky, alebo si necháte domontovať ďalšiu expanznú nádobu do prívodu studenej vody za spätnú klapku, alebo za bojler. Ak pri bežnej prevádzke nevybíjate bojler do maxima (dilatácie sú menšie) jav spojený s vytláčaním vody nie je tak zjavný. Ak ste počas dňa doma a občas otvoríte niektorú z batérií (zrovnáte prevádzkový tlak a tlak systému) potom tiež nič nemusíte zbadať. Ale keď je zásobník úplne studený a všetko je uzavreté po nahriatí sa dilatácia musí niekde prejaviť. Chorobou nekvalitných solárnych bojlerov bolo, že ochranný tlakový ventil sa časom mierne upchal vodným kameňom, alebo koróziou a jeho úlohu prebral najslabší článok v systéme- prekorodovaný zvar na hrdle niektorého prípoja, alebo niektoré šrúbenie. Tlaky sú obrovské a niekde to povoliť musí.
Pre všeobecnú prevádzku sa preto doporučuje ošetrovať tvrdosť vody (dekalcinátor) a zbytočne neprehrievať vodu v zásobníku nad 60oC, pokiaľ vykazuje známky tvrdosti- zabráni sa tým tvorbe vodného kameňa, ktorý sa intenzívnejšie tvorí pri vyšších teplotách. A usadené kaly treba občas vypúšťať. Nie vždy je pri mlákach pod zásobníkom na vine montážna firma!
Počul som, že v teplej vode sa vytvárajú nejaké salmonelózy a preto ju treba prevariť. Je tento problém riešený v solárnom bojleri?
Salmonely sú baktérie spôsobujúce salmonelózu , ktorá môže v tráviacom trakte vyvolať silné črevné ochorenie prejavujúce sa hnačkami a nevoľnosťou. V tomto prípade ste však mali na mysli asi legionely, ktoré sú vraj jediné schopné sa rozmnožovať v uzavretých tlakových systémoch bez prístupu atmosférického vzduchu, pod určitou hranicou teploty. Tieto baktérie sú pre tráviaci trakt úplne neškodné a ich nepriaznivý účinok je možný iba v prípade inhalácie do dýchacieho systému, kde môžu vyvolať takzvanú legionársku chorobu. Touto chorobou boli hromadne infikovaní istí legionári na svojom výročnom zjazde prostredníctvom klimatizačného zariadenia. Nakoľko sa v problematike klimatizačných zariadení trocha vyznáme, predpokladáme, že zdrojom nákazy bol zvlhčovací systém, ktorý pracuje na princípe zvlhčovacej sprchy.Voda vo zvlhčovacej vani však nie je pod tlakom a má na hladine zásobníka voľný prístup vzduchu. Vieme si predstaviť, že je to perfektný zdroj šírenia baktérií. Tie sú tryskami rozprašované a cez vzduchotechnický systém sú unášané spolu so vzduchom do klimatizovanej miestnosti. Tam sa dostali do pľúc fajčením a vojnou oslabených legionárov…
A teraz vážne. Pokiaľ to porovnáme s pomermi v tlakovej nádobe bez prístupu vzduchu, ktorou bojler nesporne je, potom je možnosť rozmnožovania baktérií zanedbateľný. Doporučuje sa a EU norma to aj vyžaduje, raz za čas vodu prehriať na vyššiu teplotu. Pre vlastné uspokojenie tak preto robte. Celý tento problém síce patrí do balíka zbytočných opatrení, ktorých nás vystresovaná spoločnosť pravidelne obdarúvava a niektorí výrobcovia solárnych bojlerov a zásobníkov tepelných čerpadiel dokonca označujú vybavenie prídavnej elektrošpirály za prostriedok na rýchlu dezinfekciu. Preto ak ste vodu dlho v bojleri nepoužívali a nebola dostatočne prehriata, pre kľud duše ju najprv prehrejte na 70 st.C. Nič tým nepokazíte. Ak na to použijete slnko, bude to naviac celkom zadarmo…