15
Důležitá jsou vstupní data. Aby mohlo být navrženo kolektorové pole optimální velikosti, je nutné znát konkrétní údaje o spotřebě teplé vody TUV v objektu (důležité pro návrh solárního systému), případně i spotřebě energie, které je nutná pro její ohřev, pokud je příprava TUV realizována přímo v objektu (důležité pro kalkulaci úspor solárního systému). Pro optimalizaci výpočtu je výhodné znát celkovou spotřebu TUV v jednotlivých měsících, protože mnohdy existují větší rozdíly ve spotřebě TUV mezi jednotlivými měsíci, hlavně mezi letním a zimním obdobím. Nejdůležitější údaj je denní spotřeba TUV v objektu, podle které se velikost solárního systému navrhuje. Tento údaj však není vždy k dispozici, ale lze ho stanovit výpočtem, podle spotřeby TUV za 1 měsíc, nebo pokud ani tento údaj není k dispozici, lze denní spotřebu TUV stanovit na základě počtu osob trvale žijících v objektu a průměrné spotřeby TUV na 1 osobu a den. Pokud existují měsíční data o spotřebě TUV zpětně v několika letech, je snadné vytvořit si přehled o spotřebě TUV v objektu, stanovit minimální denní spotřebu TUV v letním období a tedy i energii potřebnou pro její přípravu.
Stanovme si následující případ:
Průměrná denní spotřeba TUV v měsíci červenci byla stanovena na 8 m3. Pro standardní podmínky přípravy TUV (studená voda o teplotě 10 °C, požadovaná teplota TUV 55 °C) je pro ohřev tohoto objemu potřeba 420 kWh/den, připočtením tepelných ztrát rozvodů TUV, cirkulace a akumulace (běžně 30–50%) byla minimální denní potřeba energie stanovena na 550 kWh/den.
Pro větší systémy přípravy TUV se z hledisky provozu, investičních nákladů a kalkulace návratnosti většinou navrhují ploché kolektory se spektrálně selektivní vrstvou a izolací, umožňující celoroční efektivní provoz solárního systému. Aby provozem solárního systému nevznikaly výraznější přebytky energie v letním období, tj. v období s nejnižší spotřebou TUV v bytových domech a zároveň období největších solárních zisků, provádí se první odhad potřebné kolektorové plochy pro provoz solárního systému právě pro měsíc červenec (na rozdíl od malých solárních systému běžně navrhovaných pro měsíce duben nebo září).
Stanovení plochy kolektorů lze provézt buď klasickým přesnějším výpočtem přes koeficienty účinnosti solárních kolektorů, meteorologické údaje pro danou lokalitu (teploty, sluneční záření, atd.), nebo odhadem potřebné plochy kolektorů z údajů maximálních a průměrných zisků jednotlivých kolektorů. Pro předběžný odhad plochy kolektorů postačuje rychlejší druhý postup, kdy z údajů zjištěných dlouhodobým měřením jednotlivých kolektorů v různých systémech byly stanoveny průměrné denní zisky jednotlivých kolektorů při slunečném dnu v systému přípravy TUV. Plochý kolektor např. Regulus KPC1 nejčastěji používaný pro systémy přípravy TUV s aktivní plochou 1,87 m2 vykazuje průměrný denní zisk 7–7,5 kWh, tzn. cca 3,8 kWh/m2 kolektoru. Podílem denní potřeby energie 550 kWh a možným ziskem z 1m2 kolektoru 3,8 kWh stanovíme celkovou požadovanou plochu solárního kolektoru na 145 m2. To odpovídá přibližně 80 kolektorům. Takto navržená velikost solárního systému, nebude vykazovat žádné letní přebytky energie a bude téměř po celý rok nutné provádět dohřev TUV bivalentním zdrojem (v létě minimálně, v zimě větší část). Solární soustava navržená tímto způsobem vykazuje celoročně vysoké měrné zisky z m2 kolektoru a návratnost investice do solárního systému tedy bývá optimističtější, nicméně vzhledem k nutnosti většího dohřevu bivalentním zdrojem přináší celkové nižší úspory na celoroční přípravě TUV. Při použití plochých kolektorů a dostatečně dimenzované velikosti akumulace solární energie, lze navýšit plochu solárního systému, aby se na úkor návratnosti investice zvýšil podíl solární energie na celoroční přípravě TUV a tedy systém vykazoval celoroční vyšší úspory na energii bivalentního zdroje.
Možnost zvětšení návrhové plochy kolektorů je v mnoha případech omezena velikostí plochy vhodné pro instalaci kolektorů. Na stávajících střechách objektů mohou být prvky omezující možnost montáže kolektorů (strojovny výtahů, vzduchotechnika, odvětrání, apod.). Proto po předběžném stanovení potřebné plochy kolektorů následuje studie a zaměření střechy konkrétního objektu, návrh optimálního umístění a ukotvení solárních kolektorů se stanovením maximálního počtu solárních kolektorů na daném objektu. Tento se pak porovnává s vypočtenou požadovanou plochou kolektorů.
Pokud je dispoziční plocha nižší než plocha potřebná, je vytvořena konkrétní simulace a výpočet zisků solárního systému s využitím maximálního možného počtu kolektorů. Vypočtená data jsou předložena investorovi, ten se pak rozhoduje, zda je pro něj investice do poddimenzovaného solárního systému ještě výhodná. Jak ale již bylo zmíněno, poddimenzované solární systémy sice přináší nižší úspory na celoročním provozu systému přípravy TUV, ale vykazují velké měrné zisky na m2 kolektorové plochy, tudíž návratnosti investic do těchto solárních systémů bývají krátké a investory většinou přesvědčí o výhodnosti instalace i menšího solárního systému.
Pokud je zjištěná dispoziční plocha větší než vypočtená předběžná, navrhnou se obvykle dvě varianty instalace solárního systému: