Funkční systém
Základním stavebním prvkem slunečního kolektoru (solární tepelný jímač) je absorbér, což je např. plochá deska s neodrazivým povrchem a trubicemi pro odvod teplonosného média. Uložením absorbéru pod skleněnou desku vznikne sluneční kolektor, který využívá "skleníkového efektu". Z hlediska teplonosného média dělíme kolektory na kapalinové a vzduchové resp. kombinované.Sluneční absorbéry přeměňují zachycené sluneční záření na tepelnou energii (dlouhovlnné záření). Ta je pomocí teplonosného média (kapalina, vzduch) odváděna do místa okamžité spotřeby nebo akumulována v zásobníku. Kolektory dělíme podle tvaru na ploché a trubicové (mají absorbér zataven ve vakuové trubici). Vakuum snižuje tepelné ztráty a zvyšuje účinnost při dosažení vyšších výstupních teplot, používá se také u plochých kolektorů.
Vakuové trubicové kolektory
Vakuové trubicové sluneční kolektory využívají jako tepelnou izolaci vakuum, vytvořené mezi dvěma skleněnými trubicemi. Na vnitřní trubici je nanesena vysoce selektivní absorpční vrstva. Získané teplo se odvádí speciálními hliníkovými lamelami do měděných trubiček, ve kterých proudí ohřívaná kapalina. Tepelné ztráty trubicových kolektorů jsou díky tomu velmi malé a kolektory mohou získávat teplo i při velmi slabém slunečním záření (slunce za mrakem – difúzní záření) a nebo při extrémních teplotách (nízká teplota vzduchu a vysoká teplota ohřívané kapaliny).Přednosti trubicových kolektorů vyniknou zejména:
· při nízkých venkovních teplotách
· při ohřevu vody na vysokou teplotu
· při nízké intenzitě slunečního záření
· při difuzním záření, kdy je slunce za mrakem
Pro tyto vlastnosti se trubicové kolektory hodí pro:
· přitápění s ohřevem vody pro domácnost
· celoroční ohřev bazénu a vody pro domácnost
· ohřev vody na vysokou teplotu
Trubice je tvořena dvěma skleněnými souosými trubkami, mezi kterými je vakuum. Konce trubek jsou zataveny do sebe, takže stabilita vakua je garantována po dlouhou dobu. Absorbér kolektoru je tedy obklopen vakuem, které je ideální izolací a minimalizuje tepelné ztráty stejně, jako je tomu například u termosky. Díky tomu se i minimální tepelné zisky za nepříznivého počasí neztrácí a ohřívají kapalinu v kolektoru.
Důležitý je výběr vhodných lokalit
Sluneční systém pracuje nejlépe, pokud je navržen pro skutečné místní podmínky (dimenzování, umístění kolektorů a způsob využití). Pro dimenzování je důležité znát spotřebu TUV, zda bude ohříván bazén, zda bude požadováno přitápění, způsob napojení na klasický zdroj energie, způsob regulace a další vstupní údaje:- počet hodin slunečního svitu a intenzita slunečního záření, která se mění podle znečištění atmosféry (město, venkov, hory),
- chod ročních venkovních teplot, větru či jiných nepříznivých meteorologických jevů, zejména námrazy, ty určují tepelné ztráty kolektorů,
- orientace, ideální je na jih (případně s mírným odklonem max. 45°), jihozápadní směr je výhodnější, neboť maximum výkonu nastává obvykle kolem 14. hodiny, kdy jsou v důsledku nejvyšší denní teploty nejnižší tepelné ztráty, automatické natáčení kolektorů za Sluncem je neekonomické,
- sklon slunečních kolektorů, pro celoroční provoz může být 30 až 60° vzhledem k vodorovné rovině, při preferenci výhradně letního provozu 30°, u zimního provozu je výhodnější sklon 60 až 90°
- množství stínících překážek, ideální je celodenní osvit Sluncem, krátkodobé zastínění je přípustné spíše v dopoledních hodinách,
- délka potrubních rozvodů, má být co nejkratší s kvalitní izolací (minimalizace tepelné ztráty) a dostatečná izolace akumulační nádrže,
- možnost umístění – únosnost střechy, pokud nedostačuje, nebo není správně orientovaná, lze využít i štítovou stěnu, střechu garáže, přístavku, pergoly,
- rozložení spotřeby tepla, v ideálním případě kopíruje roční průběh slunečního záření, např. pro instalace jsou vhodnější bytové a rodinné domy, naproti tomu školy se jeví jako problematické, protože v době nejvyššího slunečního svitu bývají většinou nevyužívané (malý odběr teplé vody).
Z výše uvedených parametrů je možné stanovit: množství vyrobené energie z celého systému za rok. Pro podrobnější výpočty existují již počítačové programy, např. firemní programy výrobců slunečních kolektorů.
(S použitím materiálů Ekowatt a Regulus, s.r.o.)
