iDB Journal
Reklama

Ploché vs. trubicové

Oblast využívání obnovitelných zdrojů energie je stále častěji diskutovaným tématem nejenom odborné veřejnosti, ale i na řekněme laické úrovni. I přesto, že se zaměříme na úzkou část této problematiky – na ­solární termické kolektory – naskýtá se nám hned několik otázek.

Jednou z prvních otázek zpravidla laické veřejnosti je zda směřovat svůj zájem na ploché (deskové) kolektory nebo zda volit kolektor vakuový trubicový. Jednodušeji – který je lepší? Na takto položenou otázku je jednoduchá odpověď. Budu-li prodejcem (výrobcem) plochých kolektorů, odpovím ploché a naopak. Každý pak najde spoustu důvodů, proč právě on má pravdu. Podívejme se však na problém trochu více ze šířky. Na začátku je třeba si ujasnit, jaké bude vlastně použití slunečních kolektorů. Jinými slovy v jakém období roku od nich očekáváme jejich největší přínos, co přesně budou ohřívat – v jakých teplotách zřejmě budou pracovat. Určitou roli hraje i jejich umístění – ne vždy se podaří kolektor umístit optimálně k jihu a pod optimálním sklonem pro danou aplikaci.

Když se podíváme na ­kolektor jako zdroj energie, tak budeme sledovat jeho parametry, kterými jsou například rozměry, účinnost a výkon. Samotná účinnost vyjadřuje vlastně tepelné ztráty kolektoru – to co kolektor ze sluneční energie, která na něj dopadla, nepředá do solární kapaliny. Hodnotu ztrát pak ovlivňuje kvalita tepelné izolace ­kolektoru. Vezměme si daný sluneční kolektor, který má danou kvalitu izolace. Je zřejmé, že tepelné ztráty kolektoru budou vyšší, čím vyšší bude teplotní rozdíl mezi kolektorem a jeho okolím. Nyní si představme jarní (podzimní) den s teplotou vzduchu 20°C. Máme ­solární systém, který má ohřívat bazénovou vodu z ­teploty 23°C na teplotu 27°C. Z tohoto zadání vyplývá, že nepotřebujeme, aby teplota v kolektorech přesáhla přibližně 40°C. Z toho vyplývá teplotní rozdíl mezi kolektorem a jeho okolím do 20°C.

Představíme-li si případ ohřevu teplé vody pro domácnost ve stejný den, kde se snažíme dosáhnout teplot kolem 60°C a více, tak i teplota v kolektorech musí být vyšší – např. 75°C. Z toho vyplývá teplotní rozdíl 55°C. Jistě je každému zřejmé, že ztráty stejného kolektoru budou ve druhém případě vyšší a účinnost nižší. Do třetice si představme stav, kdy venkovní teplota klesá pod bod mrazu a chceme ohřívat otopnou vodu do topného systému objektu (řádově na teploty 40 – 50°C). I v tomto případě bude teplotní rozdíl ovlivňující účinnost kolektoru v desítkách °C. Z uvedených případů vyplývá, že je nesmírně důležité znát použití slunečních kolektorů. Pokud to shrneme, tak se dá říci, že v čím extrémnějších podmínkách budeme kolektor provozovat, tím kvalitnější izolací by měl být vybaven.

Pro zmíněný sezónní ohřev bazénu jistě s úspěchem postačí nejobyčejnější kolektory nebo různé černé fólie a hadicové systémy. Pro celoroční ohřev ­bazénů a přípravu teplé vody v domácnostech se jeví jako optimální využití plochých kolektorů s výškou izolace 4 - 5 cm, kvalitním spektrálně selektivním povrchem a solárním zasklením. Pro aplikace provozované především v zimních měsících (podpora vytápění objektů) nebo ohřev teplé vody na vysoké teploty (například z hygienických důvodů) je na místě použití kolektorů s izolací tvořenou vakuem (vakuové trubicové kolektory) nebo vysoce kvalitní ploché kolektory s izolací vyšší než 5 cm a se speciálním antireflexním zasklením a samozřejmě s kvalitním spektrálně selektivním povrchem absorbéru.

Rozdíl v účinnostech kolektorů je tedy dán kvalitou tepelné izolace (mimo jiné aspekty), která tak ovlivňuje ztráty energie v různých provozních režimech kolektoru. Tento rozdíl může být až desítky %. Je však důležité si uvědomit ještě jeden fakt, který bývá často využíván k různým obchodním tahům, a to je velikost absorpční plochy kolektorů (plocha kterou je kolektor schopen přijmout záření). Představme si plochý kolektor - jeho absorpční plocha je jen o málo menší než jeho zastavěná plocha (je zmenšena o rám kolektoru). Zpravidla to je přes 90% stavební plochy kolektoru. Pokud se podíváme na vakuový trubicový kolektor, tak jeho absorpční plocha je plocha průmětu vakuové trubice x počet trubic (jedná se o průmět válců). U tohoto typu kolektoru se jedná o cca 50% stavební plochy.

Důležité je si uvědomit, že tato plocha je využita jen při kolmém postavení k slunečnímu záření bez zastínění. Pomineme-li úhel dopadu slunečních paprsků v letním a zimním období (na oba typy kolektorů má přibližně stejný vliv) a představíme-li si úhel dopadu slunečních paprsků na plochý kolektor umístěný přesně na jih ráno a večer, tak v žádném případě nemůžeme mluvit o absorpční ploše 90% stavební plochy. Naopak u vakuového trubicového kolektoru se dá od okamžiku, kdy si trubice přestanou stínit počítat s jeho plnou absorpční plochou (tedy již zmíněných cca 50% stavební plochy). Z tohoto vyplývá, že čím dále od sebe jsou trubice vakuového kolektoru tím dříve a déle (v průběhu dne) je kolektor schopen pracovat s plným výkonem.

Tohoto efektu pak využívají vakuové trubicové kolektory s reflektorem, které mají nižší počet trubic, které jsou však od sebe více vzdáleny. Aby se využilo i záření pronikající mezi trubicemi (při kolmém dopadu paprsků), je pod trubice umístěn speciálně tvarovaný vysoce odrazivý nerezový plech - reflektor, jehož úkolem je záření prošlé mezi trubicemi odrazit zpět na trubice z jejich spodní (slunci odvrácené) strany. Tyto kolektory pak vynikají a svými parametry převyšují všechny výše zmíněné technologie. Bohužel je převyšují i svojí pořizovací cenou. Obecně se dá říci, že čím kvalitnější kolektor, tím vyšší pořizovací cena a každý musí posoudit, a podle využití zvolit, optimální poměr cena/užitná hodnota. Nezapomeňme však na to, že se jako v každém sortimentu objevují i mezi kolektory výrobky nevalné kvality, většinou až za podezřele nízké ceny.

iDB Journal
Reklama