Vytápění domu solárními kolektory – princip fungování, typy a vlastnosti výběru

Princip činnosti solárních kolektorů je založen na přeměně zářivé energie slunce na energii tepelnou. Děje se tak ohřevem chladicí kapaliny cirkulující v kolektoru (nejčastěji voda, někdy nemrznoucí kapalina) a následným předáním naakumulovaného tepla. Jinými slovy, solární kolektor funguje jako jakýsi ohřívač vody, který určil jeho rozsah (TUV soukromých domů, vytápění).

Obecný princip ohřevu vody

Existují různé typy solárních kolektorů, ale v instalacích na ohřev vody všechny pracují podle stejného schématu. Sluneční paprsky ohřívají chladicí kapalinu, která proudí tenkými trubičkami do nádrže naplněné vodou. Trubky s nosičem tepla procházejí celým vnitřním objemem zásobníku a ohřívají vodu v něm. V budoucnu je tato voda využívána pro domácí potřeby (topení, ohřev vody atd.). Teplota vody v zásobníku je hlídána speciálními čidly, při ochlazení pod předem stanovené minimum se automaticky zapne záložní ohřev (obvykle plynový nebo elektrický kotel).

schéma solárního kolektoru

Toto je obecné schéma provozu všech solárních zařízení pro ohřev vody. Pokud jde o fungování plochých a vakuových kolektorů, i přes společný princip činnosti (ohřev chladicí kapaliny od slunce a následný přenos tepla) existuje mnoho rozdílů v jejich práci.

ploché kolektory

Plochý solární kolektor ohřívá chladicí kapalinu pomocí deskového absorbéru. Je to zařízeno celkem jednoduše. Ve skutečnosti se jedná o desku z tepelně náročného kovu, nahoře natřenou černě speciální barvou. Ke spodnímu povrchu desky je pevně připevněna (přivařena) hadovitá trubice, kterou kapalina cirkuluje.

Plochý solární kolektor

Černá selektivní barva poskytuje maximální absorpci slunečního záření a jejich odraz je téměř nulový. Absorbované paprsky ohřívají chladicí kapalinu pod absorbérem, která je zase přiváděna dále do systému. Pro minimalizaci tepelných ztrát je absorbér izolován od pouzdra kolektoru a tvrzeného skla, které neobsahuje téměř žádné oxidy železa. Je instalován nad absorbérem a funguje jako horní kryt skříně. Navíc použití takového skla umožňuje vytvořit jakýsi „skleníkový efekt“, který dále zvyšuje zahřívání absorbéru, a tím i teplotu chladicí kapaliny.

Vakuové rozdělovače

Princip činnosti vakuových kolektorů je odlišný. To je způsobeno především rozdílem v designu. Hlavním pracovním prvkem u vakuových modelů není deska absorbéru, ale systém vakuových trubic a kolektoru tepla. Kromě toho existuje několik konstrukčních možností pro takové trubky.

READ
Správná volba jističe: výpočet hlavních charakteristik a parametrů

Navzdory konstrukčním rozdílům je však obecné schéma fungování takových trubek ve skutečnosti stejné. Skleněný povrch absorbuje maximum slunečního záření díky speciální vysoce selektivní vrstvě. Sluneční energie ohřívá vnitřní chladivo a vakuová vrstva eliminuje tepelné ztráty, protože vakuum je nejlepší izolant. Přes tepelný kolektor se naakumulované teplo dostává dále do systému a je využíváno k ohřevu vody v akumulační nádrži.

Obecně platí, že tento typ kolektoru poskytuje vyšší výkon ve srovnání s plochým protějškem.

Vakuové trubky

Zařízení klasické vakuové trubice je vcelku jednoduché. Jedná se o dvoustěnnou skleněnou baňku, mezi jejíž stěnami je vytvořeno vakuum. Uvnitř je měděné jádro (tepelný kanál). Taková trubice se nazývá “koaxiální”. Dalším typem jsou tzv. “péřové trubičky”, jednostěnné baňky s vakuem v samotném tepelném kanálu.

Princip činnosti vakuové trubice závisí na konstrukčních vlastnostech jejího tepelného kanálu a na typu samotné baňky. Kanály, stejně jako baňky, jsou dvojího typu, s přímým prouděním a s tepelnou trubicí.

Provoz kanálů s přímým prouděním je založen na přímém proudění chladicí kapaliny měděnou trubkou ve tvaru U. Ochlazená kapalina vstupuje do trubice z tepelného kolektoru, prochází jí, ohřívá se a vrací se zpět do tepelného kolektoru. Tam odevzdává naakumulované teplo hlavnímu chladivu a vrací se zpět do trubice.

tepelná trubice

Tepelná trubice funguje trochu jinak. Princip jeho činnosti je založen na přenosu tepla snadno se odpařující kapalinou uzavřenou v tepelném kanálu. Samotný kanál (trubka) je vyroben z tepelně náročného kovu (hliník, měď). Sluneční záření ohřívá kapalinu, ta se odpařuje ze spodního konce trubice a kondenzuje v kolektoru tepla. Kondenzát stéká dolů, kde se opět ohřívá slunečním zářením. Hlavní chladivo odebírá teplo z tepelného kolektoru a předává jej přes kolektor dále do systému.

schéma vakuové trubice

kolektor tepla

Vakuový solární kolektor je kromě trubic vybaven tepelným kolektorem, který je nezbytný pro přenos tepla z trubic do chladicí kapaliny. Sběrač tepla je umístěn v horní části jednotky. Princip jeho práce je následující. Měděné jádro předává naakumulovanou energii hlavnímu chladivu cirkulujícímu v uzavřeném kruhu „nádržový výměník tepla – kolektor“. Cirkulaci zajišťuje speciální malé čerpadlo. Navíc, pokud teplota chladicí kapaliny klesne pod určité minimum (například v noci), pak řídicí automatika systému ohřevu vody vypne čerpadlo. Tím se zabrání zpětnému ohřevu, při kterém chladicí kapalina odebírá teplo horké vodě v akumulační nádrži.

READ
Dokončení stropu plastovými panely: návod k instalaci videa udělejte si sám, foto

Vzduchové kolektory

Sluneční kolektor vzduchového typu je mnohem méně běžný. Slouží ne pro ohřev vody, ale pro vytápění a klimatizaci. Roli nosiče tepla v něm hraje samotný vzduch, ohřívaný slunečními paprsky. Ve skutečnosti je toto potrubí žebrovaný kovový panel natřený černou barvou. Princip jeho fungování je založen na přirozeném nebo nuceném přívodu vzduchu do prostor, který se pod panelem ohřívá vlivem slunečního záření.

Solární kolektory na střeše

Solární kolektory využívají sluneční energii

Možnost využití solární energie pro domácí a průmyslové účely je předmětem zájmu člověka již několik staletí. V tomto směru inženýři vytvořili mnoho projektů a nadále hledají ziskovější možnosti. A ne bez úspěchu. Technologie implementované do solárních kolektorů pro vytápění domácností umožňují zvládnout až 95 % absorbované sluneční energie. Pro srovnání je tento ukazatel u podobných zařízení na fotobuňkách pouze 18 %.

Princip činnosti

Hlavním úkolem přístrojů je zachycení energie vyzařované svítidlem, její akumulace a přesměrování pro lidské potřeby. Tomu podléhají všechny hlavní součásti systému:

  1. Kolektor. Celá plocha přijímací plochy instalace je prostoupena vedeními chladicí kapaliny. Odebírají přebytečnou tepelnou energii akumulačním prvkům a dopravují ji do vodní nádrže.
  2. Tepelný akumulátor. Za tak sofistikovaným názvem se skrývá obyčejná nádrž na vodu. Tepelnou energii přijímá z teplosměnných vedení. Voda ohřátá v zásobníku může být použita pro potřeby domácnosti nebo vytápění objektu. Nádoba je dobře izolována od tepelných ztrát.
  3. Okruh výměny tepelné energie. Jedná se o hlavní a jediné vedení určené k přenosu tepla z kolektoru do tepelného akumulátoru.

Voda nebo jiná chladicí kapalina v systému může cirkulovat přirozeně nebo silou. Druhá možnost vyžaduje instalaci čerpacího zařízení. Účinnost kolektoru z toho jen těží. Výrobci navíc do vodní nádrže instalují elektrický ohřívač. Slouží k udržení nastavené teploty při oblačném počasí. Provoz topného tělesa je sledován automatizací.

Typy a funkce

Před zahájením návrhu je nutné určit typ solárního topného systému. Mezi nejoblíbenější patří dva typy konstrukcí – ploché a vakuové. Méně oblíbené jsou vzduchové kolektory.

Zařízení se vyznačují následujícími vlastnostmi provozu a provozu:

  1. vakuové kolektory. Teplo generujícím prvkem systému není skleněný panel, ale část skleněných trubic. Mají slušné rozměry a uvnitř jsou duté. Vzduch z těchto dálnic je odčerpáván. Ve vakuovém prostředí prochází jedno nebo více potrubí s menším průměrem pro cirkulaci chladicí kapaliny. Jinými slovy, vnější část potrubního systému hraje roli ochranného krytu. Vakuum je výborný tepelný izolant.
  2. ploché možnosti. Vytápění domu solárními kolektory je nejčastěji organizováno pomocí těchto konkrétních schémat. Přijímacím zařízením je krabička se sklem, pod kterou je speciální absorpční tepelná vrstva. Přichází do kontaktu s trubkami, kterými cirkuluje voda nebo jiná chladicí kapalina (například propylenglykol). Tepelná energie je akumulována a přenášena potrubím k ohřevu vody v nádrži.
  3. Vzduchové potrubí. Vyznačuje se nízkou účinností a používá se mnohem méně často než jiné analogy. Fyzikální vlastnosti vzduchu jako tepelného vodiče jsou mnohem nižší ve srovnání s kapalinou, což vede k nízkému výkonu. Design je krabice velké plochy. V něm se vzduch dostává do kontaktu s tepelně pohlcujícím prvkem, ohřívá se a pomocí ventilátoru je přiváděn do místnosti.
READ
Stropní projekty: příklady designu fotografií, jak zdobit vlastními rukama - video instrukce

Problémy s výběrem

ploché modely

Základ všech solárních instalací

V otázkách pořízení sběratele se názory odborníků liší. Kupující je nucen učinit vlastní rozhodnutí na základě vlastností konkrétního typu zařízení.

Vakuové modely se navzdory nízké účinnosti nebojí mrazu. Nehrozí jim zamrznutí chladicí kapaliny. To je významná nuance, která ospravedlňuje výběr kupujících tohoto typu instalace.

Ploché modely mají jednoduchý design. Absence složitých mechanismů je činí preferovanými pro ty, kteří oceňují spolehlivost a odolnost.

Vakuová zařízení jsou křehčí, ale poskytují vynikající ohřev na solárních kolektorech v domácnostech, kde potřebujete ohřát chladicí kapalinu na vysoké teploty. Ploché modely totiž fungují efektivně za předpokladu, že teplotní rozdíl mezi interiérem a exteriérem kolísá v rozmezí 20-40 stupňů Celsia. Jinými slovy, jejich použití v zimě je značně problematické. Při příliš nízkých teplotách mimo okno je nepravděpodobné, že bude možné dosáhnout pohodlného mikroklimatu v domě.

Navíc za oblačného počasí budou vakuové analogy generovat výrazně více tepla ve srovnání s plochými. Na druhou stranu je jejich životnost o něco nižší než u konkurence (průměr je 15-30 let). V jejich prospěch však hovoří i fakt, že zařízení je nenáročné na údržbu. Pokud je vakuový kolektor poškozen, stačí vyměnit vadný prvek, zatímco v plochém analogu bude muset být obnoven celý absorpční systém.

Vlastnosti vakuových rozdělovačů

Pouzdro, izolace, skryté potrubí

Vlastnosti vakuových rozdělovačů

Z různých důvodů došlo k výraznému nárůstu prodeje vakuových zařízení pro vytápění solární energií. Pro ty, kteří se rozhodnou nainstalovat tyto konkrétní systémy, je důležité znát některé funkce:

  • Velikost trubek přímo ovlivňuje výkon zařízení. Čím větší je průměr vedení, tím více tepelné energie ze slunce může spotřebitel přijmout. Odborníci v oboru tvrdí, že skleněná trubice o průměru 58 mm je považována za optimální za předpokladu, že její délka kolísá v rozmezí 1,2-2,1 metru.
  • Kromě skleněných kolektorů jsou vybaveny také měděným topným vedením. Některé modely mají vedení pro odvod tepla ve tvaru U, které je umístěno uvnitř skleněných plášťů. Tento vývoj je v současnosti považován za nejúčinnější.

Solární kolektory pro vytápění – typy a výhodné vlastnosti

Vytápění venkovského domu solárními panely

READ
Recenze strutoplastových matrací a jejich ortopedický účinek

Infračervené vytápění domu jako možnost dodávky tepla

Geotermální vytápění domů – mýtus nebo realita

Vše o plynových kotlích pro vytápění soukromého domu – typy, princip fungování, výhody a nevýhody

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: