Solární tepelné soustavy
Obsah kapitoly
8.1 Charakteristika, princip činnosti a účinnost
Fototermickým solárním systémem rozumíme zařízení, které se skládá z různých součástí, jejichž celek zajišťuje co nejdokonalejší přeměnu slunečního záření na tepelnou energii (např. pro ohřev užitkové vody, ohřev vody v bazénech, pro přitápění, sušení, větrání atd.).
Základem fototermického solárního systému jsou vždy solární kolektory. Velmi často dochází v terminologii k záměně solárních kolektorů a solárních článků, proto na tomto místě zdůrazňujeme, že solární články slouží k přeměně slunečního záření v elektrický proud a je o nich podrobně pojednáno v předešlých kapitolách fotovoltaických systémů. Samotný solární kolektor k přeměně sluneční energie na teplo nestačí. Abychom tuto energii mohli dále využít, jsou nutné ještě další součásti, které jako celek tvoří celý solární systém. Teprve tento celek může spolehlivě přeměňovat a přenášet energii.
Pro vysvětlení základního principu činnosti solárního systému využijeme níže uvedeného velmi jednoduchého schématu, kde jsou zobrazeny pouze: kolektor, zásobník vody, čerpadlo a regulace.
Samotný princip činnosti je velmi jednoduchý. Sluneční záření dopadá na kolektor,ve kterém je absorbér (většinou měděný plech s černou selektivní vrstvou - viz dále v textu). Na tento absorbér jsou ze spodní strany přiletovány měděné trubky, ve kterých je kapalina–teplonosné medium. Sluneční záření dopadající na absorbér způsobuje jeho zahřívání a zvyšování teploty. Jednoduchá elektronická regulace pomocí teplotních čidel stále vyhodnocuje rozdíl teplot v zásobníku a v kolektoru. V okamžiku, kdy je v kolektoru vyšší teplota než v zásobníku (tzn. můžeme využít teploty media v kolektoru k ohřátí vody v zásobníku), spustí regulace oběhové čerpadlo, které dopraví teplé médium do zásobníku teplé vody a dojde k předání tepelné energie.
Celý cyklus trvá, dokud se teploty v kolektoru a zásobníku nevyrovnají. Pak se celý systém zastaví a opět se čeká na nahřátí kolektoru. Hlavní snahou při navrhování solárních systémů je, aby vždy, když kolektor produkuje dostatek využitelného tepla, docházelo k jeho spotřebě buď převedením tepla do zásobníku nebo jiným přímým využitím.
Solární systémy jsou v dnešních podmínkách z převážné většiny provozovány po celý rok. Z tohoto důvodu se používá jako teplonosné médium nemrznoucí kapalina, která zaručí celoroční funkčnost. Přestože se v současné době při výrobě kolektorů používají nejnovější technologie k přeměně slunečního záření, účinnost přeměny slunečního záření ve finální využitelnou tepelnou energii je kolem 50 %. Jestliže v našich podmínkách dopadá na 1 m2 cca 1000–1100 kWh, získáme při využití solárního systému z jednoho m2 instalované kolektorové plochy cca 500–550 kWh tepelné energie.
Účinnost samotného kolektoru je samozřejmě vyšší. K velkým ztrátám dochází při transportu v potrubním okruhu a na výměníku. Různí výrobci uvádějí účinnost samotných kolektorů až 75 %.
Obr. 24: Fototermický solární systém
Zpět na začátek