Jít na vyhledávání

Sluneční kolektory

Výklad

Nejjednodušším aktivním solárním systémem pro ohřev vody je libovolná na černo natřená nádrž (Zdroj: © Sir_Oliver / stock.adobe.com)

Nejjednodušším aktivním solárním systémem pro ohřev vody je libovolná na černo natřená nádrž

Sluneční termální kolektory patří k aktivním solárním systémům pro vytápění a ohřev užitkové vody. Teplonosným médiem může být v aktivním solárním systému přímo užitková voda. V chladnějších oblastech by ale v zimě hrozilo zamrznutí systému a jeho poškození, proto se používá dvouokruhový systém obsahující nemrznoucí směs.

V absorbéru termického kolektoru se sluneční záření mění na teplo, které ohřívá oběhovou teplonosnou kapalinu. Tato je následně čerpadlem hnána do tepelného akumulátoru s výměníkem, kde ohřívá užitkovou, nebo topnou vodu. Po odevzdání tepelné energie se oběhová kapalina vrací zpět do kolektoru a proces se opakuje, dokud je v kolektoru alespoň minimální tepelný zisk. V opačném případě řídicí systém odběr tepla z kolektoru ukončí. Teplá užitková voda z akumulační nádrže je rozvedena standardním způsobem do míst spotřeby. Všechny prvky systému musí být dobře izolovány, aby se minimalizovaly tepelné ztráty.

Teplo je z absorbéru termického kolektoru přenášeno do akumulační nádrže, odkud je odebíráno ke spotřebě (Zdroj: © dreampicture / stock.adobe.com)

Teplo je z absorbéru termického kolektoru přenášeno do akumulační nádrže, odkud je odebíráno ke spotřebě

Ploché kolektory

Ploché solární kolektory pro ohřev užitkové vody na střeše rodinného domu (Zdroj: © vladdeep / stock.adobe.com)

Ploché solární kolektory pro ohřev užitkové vody na střeše rodinného domu

Základní stavební články solárních systémů pro ohřev užitkové vody, případně částečné přitápění objektů, tvoří nejčastěji ploché sluneční kolektory.

Výkon plochého kolektoru závisí na mnoha faktorech. Hlavním je množství sluneční energie dopadající na plochu kolektoru. Pro největší zisk by měl být kolektor celodenně osluněn, správně orientován vzhledem ke světovým stranám a skloněn pod specifickým úhlem, aby sluneční paprsky dopadaly kolmo na jeho plochu. Ideální je využití jižní až jihozápadní orientace. Úhel sklonu kolektoru by měl respektovat polohu slunce v jednotlivých ročních dobách a v ideálním případě by měl být variabilní. Pro oblast střední Evropy jsou nejvyšší zisky v letním období při sklonu kolektoru 20 až 30 stupňů a v zimním období při sklonu přibližně 60 stupňů. V praxi se polohování kolektorů nepoužívá a optimální sklon se určuje pro maximalizaci výkonu v přechodném období. Pro oblast střední Evropy je to přibližně 50 stupňů.

V solárním kolektoru je teplo zachycené v absorbéru předáváno vodě protékající kolektorem (Zdroj: © Arsel / stock.adobe.com)

V solárním kolektoru je teplo zachycené v absorbéru předáváno vodě protékající kolektorem

Princip práce slunečního kolektoru je založen na zachycení slunečního záření v absorbéru z mědi nebo z hliníku, který se ohřívá a odevzdává teplo teplonosnému médiu, protékajícímu v trubkách. Absorbér je natřen tmavým selektivním nátěrem, který zlepšuje absorpci v oblasti difuzního záření a tím zvyšuje účinnost kolektoru. Pro minimalizaci ztrát je absorbér izolován od rámu pomocí běžných izolací a překryt skleněným, případně průsvitným plastovým krytem.

Solární kolektory pro ohřev vody dosahují při optimálním sklonu cca 50° účinnosti kolem 75 % (Zdroj: © Pavlo Vakhrushev / stock.adobe.com)

Solární kolektory pro ohřev vody dosahují při optimálním sklonu cca 50° účinnosti kolem 75 %

Ploché sluneční kolektory dosahují účinnosti 70 až 80 %, mají životnost kolem 30 let a jejich využitím v solárních systémech se dají ušetřit až dvě třetiny nákladů na teplo.

Vakuové kolektory

Vakuové solární kolektory se skládají ze samostatných trubic, ve kterých je tepelným izolátorem vakuum (Zdroj: © mipan / stock.adobe.com)

Vakuové solární kolektory se skládají ze samostatných trubic, ve kterých je tepelným izolátorem vakuum

Ve vakuových trubkových kolektorech plní funkci izolační látky vakuum. Díky tomu mají podstatně menší tepelné ztráty než jiné typy kolektorů a při horších světelných podmínkách nebo nižších venkovních teplotách dosahují vyšší účinnosti.

Konstrukčně se vakuové kolektory dělí podle počtu stěn vakuové trubice na jednostěnné a dvojstěnné a podle způsobu odvodu tepla na kolektory s tepelnou trubicí a kolektory s přímo protékanou "U" smyčkou. Teplonosné médium přímo protékající ve smyčce absorbérem je konstrukčně jednodušší řešení. V případě tepelné trubice je systém vlastně dvouokruhový. Trubice je naplněna látkou s nízkým bodem vypařování. Tato látka se v absorbéru ohřívá, vypařuje a jako pára stoupá do oblasti kondenzace, kde předá teplo mediu, zkondenzuje a vrací se jako kapalina zpátky do spodní části tepelné trubice.

Řez kondenzační částí vakuového kolektoru s tepelnými trubicemi (Zdroj: © Nomad_Soul / stock.adobe.com)

Řez kondenzační částí vakuového kolektoru s tepelnými trubicemi

Detail ukončení trubic vakuového solárního termického kolektoru (Zdroj: © Pavlo Vakhrushev / stock.adobe.com)

Detail ukončení trubic vakuového solárního termického kolektoru

Detail samostatné vakuové trubice s lamelovým absorbérem a tepelnou trubicí (Zdroj: © Silvano Rebai / stock.adobe.com)

Detail samostatné vakuové trubice s lamelovým absorbérem a tepelnou trubicí

Jednostěnný vakuový trubkový kolektor tvoří skleněná vakuovaná trubka, ve které se nachází plochý absorbér se selektivním pokrytím. Tepelná trubice nebo smyčka je pevně spojena s absorbérem. Určitým slabým místem je průchod kovové trubky skleněnou trubicí, který musí být dostatečně těsný, aby se v trubici udrželo izolační vakuum.

Dvojstěnný vakuový kolektor tvoří dvě do sebe zasunuté skleněné trubice, pracující na principu termosky. Vzduch mezi vnější krycí a vnitřní absorpční trubkou je odčerpán, což snižuje ztráty tepla mezi absorbérem a okolím. Na vnější povrch vnitřní absorpční trubky je nanesen speciální povrch, zajišťující výborné zachycení slunečního záření. Samotný absorbér se nachází uvnitř dvojstěnné trubice v nevakuovaném prostoru. Aby byl prostup tepla do teplonosného média co nejlepší, jsou trubky uchyceny pomocí speciální lamely, která zajišťuje dostatečný kontakt s vakuovou skleněnou trubkou. Spodní část vakuované trubky je zevnitř pokryta baryem, které má jednak chemicky vychytávat případné zbytky atmosféry, jednak se zbarví ze stříbrné na bílou, pokud se vakuum poruší.

Vzduchové kolektory

Schéma teplovzdušného kolektoru

Schéma teplovzdušného kolektoru

Teplovzdušné sluneční kolektory jsou primárně určeny k ohřevu vzduchu používaného pro účely větrání a temperování objektů. Konstrukčně jsou to velmi jednoduchá zařízení, obyčejně sestávající z lehkého rámu, absorbéru, krycího skla a někdy ventilátoru pro nucený průtok vzduchu kolektorem. Protože v nich neproudí žádná kapalina, nemusí být vodotěsné, nemohou téct ani zamrznout.

Vrátit se nahoru
detail