Vakuové nebo deskové kolektory?

Rozdíly mezi vakuovými a deskovými kolektory

Rozdílů mezi vakuovým a deskovým solárním kolektorem je celá řada. V našem článku se dozvíte nejzásadnější informace, které vám mohou pomoci při výběru typu solárního systému. Účelem tohoto článku není nadřazovat jeden produkt nad jiný. Seznámíme Vás s našimi zkušenostmi při servisních úkonech na solárních systémech s níže uvedenými typy solárních kolektorů.

Solární kolektory skrze absorbéry mění sluneční záření na tepelnou energii.

Plocha deskového a vakuového kolektoru

Plocha absorbéru vakuového kolektoru je několikanásobně menší než plocha absorbéru deskového kolektoru. Absorbérem se rozumí ta část, která je uvnitř kolektoru. Pro lepší představu, pokud rozeberete vakuový kolektor a vyjmete absorbér, zjistíte jeho velikost. Vakuové kolektory mají velkou hrubou plochu, ale malou absorpční. Přitom právě velikost absorpční plochy je přímo závislá na výkonu solárního kolektoru. Uvnitř deskového kolektoru je zpravidla absorbér o velikosti od 1,8 a více m2. Jednoznačně tak převyšuje plocha deskového kolektoru nad vakuovým. Vzhledem ke své konstrukci mají  vakuové kolektory se stejným výkonem jako deskové, mnohem větší nároky na prostor. Vakuový kolektor se skládá z jednotlivých trubic mezi nimiž je vzduchová mezera. Kolektory jsou tak při stejném výkonu větší, než kolektory deskové. Na obrázku níže můžete vidět vakuový kolektor zcela poničený kroupami. Takto vypadá absorpční plocha poničených vakuových kolektorů před odvozem na skládku. 

Absorbér vakuových kolektorů

Izolace deskového a vakuového kolektoru

Vakuový kolektor je složen z jednotlivých trubic, jejichž izolaci tvoří vakuum. Kolektor tak kompenzuje menší absorpční plochu lepší izolací. Navazuje to dojem turba u auta / klasický atmosférický motor. Jakékoliv poškození vakuové trubice nebo únik vakua však způsobí absolutní nefunkčnost kolektoru. Vakuová trubice je složena ze 2 skel mezi nimiž se ono vakuum nachází. 

Deskové kolektory mají větší tepelnou ztrátu do prostoru způsobenou sáláním. Tepelná ztráta je tím větší, čím vyšší je teplota kolektoru. Vzhledem k tomu, že pracovní teploty kolektorů se pohybují do cca 100°C, vyšší tepelná ztráta deskového kolektoru není ke škoda, ba naopak, protože nahrazuje chlazení kolektoru při vysokých teplotách. Deskové kolektory nedosahují takových stagnačních teplot jako kolektory vakuové a jejich provoz je tak mnohem bezpečnější, dochází tak  k eliminaci rizika poruchy solárního systému. Při teplotě nad 110° C se zpravidla žádný tepelný výkon z kolektorů přes čerpadlovou jednotku na výměník zásobníku nepřenáší.

Naproti tomu vyšší stagnační teploty na vakuových kolektorech, které jsou způsobeny jeho izolací, dosahují řádově vyšších stagnačních teplot. Lepší izolace vakuového kolektoru má tak výhodu pouze do okamžiku, než  dojde k nahřátí solárního zásobníku na požadovanou teplotu. Pak je jednoznačně již pouze ke škodě. Značně se tak zvyšuje riziko poruchy vlivem vysokého tlaku a teploty na kolektorech. Příčinou tohoto jevu může být netěsnost, která způsobuje rychlejší degradaci nemrznoucí směsi a rychlý konec solárního systému, který se bez dalšího servisu neobejde.  Pokud necháte delší dobu nefunkční solární vakuový systém, jeho uvedení do provozu budou provázet větší finanční náklady. Může dojít k vytvořením glykolových shluků v kolektorech, solárním potrubí a čerpadlové jednotce. U kolektorů může dojít ke snížení průtoku, u čerpadlových jednotek ucpání tlakoměrů a pojistných ventilů, poničení čerpadla a obarvení průtokoměru degradovanou směsí, kdy se tento stává nepoužitelným. Čištění takového systému je velmi náročné i finančně nákladné. Vyšší teploty na kolektorech zároveň zkracují servisní intervaly. Hrazení servisních prací způsobuje prodloužení návratnosti celého solárního systému. 

Odolnost kolektorů proti kroupám

Síla skla vakuového kolektoru je volena co nejslabší s ohledem na zlepšení propustnosti slunečního záření 2 skly vakuové trubice kolektoru. Deskové kolektory mají sílu skla zpravidla 3.2 mm a více, což znamená, že ochrání bez potíží před kroupami apod. Poškozený vakuový kolektoru generuje minimální tepelný výkon vzhledem ke své malé absorpční ploše. Naproti tomu deskové kolektory mají několik m2 absorpční plochy a poškození skla kolektoru je velmi nepravděpodobné, tudíž jeho výkon zůstává po celou dobu životnosti neměnný. Lze se setkat s argumentem, že pokud dojde k poškození vakuové trubice je snadné ji vyměnit. Pokud se rozhodnete tento úkon nechat na servisní firmě, nikdy to nebude levná záležitost. Pokud se rozhodnete tento úkon provést svépomocí, měl byste mít alespoň základní dovednosti a být zručný. Přece jen mějte na paměti, že se jedná o práci ve výškách, na střeše domu. Vakuové kolektory jsou velmi náchylné na kroupy, které je velice snadno poničí. Pro tento případ by všechny vakuové systémy měly být pojištěny. Stojí zde tedy legitimní argument snadná výměna vakuové trubice oproti deskovému kolektoru, který však nemusíte měnit nikdy vzhledem k jeho životnosti a vynikající mechanické odolnosti. Níže naleznete obrázek, kdy kroupy zcela zničili solární vakuové kolektory umístěné na střeše rodinného domu. Snadněji si tak uděláte představu odolnosti jednotlivých typů solárních kolektorů (obrázek 1). Další fotografie znázorňuje poničené skleněné vakuové trubice zametené ze střechy rodinného domu a připravené k odvozu na skládku. (obrázek 2)

vakuove kolektory po kroupach Vakuové kolektory poničené

 

Váha kolektoru, využitelnost v různých ročních obdobích

Vakuové kolektory díky své konstrukci a zhotovení bývají mnohem těžší, než kolektory deskové. Je zde kladen mnohem větší důraz na nosnost krovu. 

Vakuové kolektory umístěné na střeše rodinného domu také snadněji zapadnou sněhem a je tak nutno čekat na oblevu, aby opět začali fungovat. Často se také stává, že sníh a voda, jež se nachází v zimním období mezi jednotlivými vakuovými trubicemi, je při zamrzání roztrhá. Deskový kolektor díky své ztrátě zasklením umožnuje plynulé odtávání sněhu z kolektoru. Možností je také nastavení programu regulátoru na odtávání sněhu z deskových kolektorů. Tento program bývá běžnou součástí všech solárních regulací.

Na vakuové kolektory často firmy poskytují generační záruky. Většina vakuových solárních systémů na kterých jsme prováděli servis nebyla v provozu ani 2 roky. Rozhodnutí jaký solární systém zvolit je tak skutečně rozhodnutím důležitým.

Jsme názoru, že vakuové kolektory nejsou vhodné pro instalace v České republice. Nejsou ani ideální pro ohřev tuv u rodinných domů, neboť stagnace na těchto kolektorech jsou častou příčinou nejrůznějších závad až po totální havárie. Ideální je využití těchto kolektorů tam, kde slouží pouze jako předehřev a nemůže tak docházet k plnému ohřátí tuv a následné stagnaci. Ideální využití naleznou např jako dohřev u vývařoven na nudle, dohřevy velkých bazénů apod. Spíše než v RD bychom viděli jejich uplatnění v komerční sekci.

Výroba vakuových kolektorů probíhá z větší části v Číně. Je tak paradoxem, že tyto kolektory jsou na našem trhu cenově dražší, než spolehlivější deskové kolektory. Vzhledem k výše popsaným jevům při provozování solárních vakuových kolektorů je nemáme zahrnuty v naší nabídce. Na tyto systémy poskytujeme servisní zásahy, věřte, že to ovšem není nic, co bychom dělali s nadšením. Impulzem bývá snaha pomoci zákazníkům, ke kterým se jejich dodavatel otočil zády. Při konzultacích často klademe důraz na to, aby si zákazníci pro své systémy zvolili raději deskové kolektory, které považujeme za vhodnější. Kdo, či jaká firma bude deskové kolektory montovat již není důležité.

Níže naleznete fotografie deskových a vakuových kolektorů v zimním období. Fotografie jsou ze stejného dne a ve stejné lokalitě.

Solární deskové kolektory v zimním období Vakuové kolektory v zimním období

 

Deskový kolektor

Vakuový kolektor

Výhody 

Nevýhody 

Nevýhody

Výhody 

  •  malá váha kolektoru
  •  menší zatížení střechy
  •  velmi odolné solární sklo
  •  vysoká propustnost slunečního záření
  •  spolehlivý a bezporuchový produkt
  •  velká absorpční plocha
  •  menší prostorové nároky na instalaci
  •  nižší stagnační teploty
  •  možnost celoročního provozu
  •  možnost nastavení odtávání sněhu
  •  lepší poměr cena/ výkon
 větší tepelná ztráta
  •  velká váha kolektoru
  •  větší zatížení střechy
  •  křehký produkt
  •  snadno poškoditelný kroupami
  •  horší propustnost slunečního záření
  •  malá absorpční plocha
  •  větší prostorové nároky na instalaci
  •  vyšší stagnační teploty
  •  nemožnost nastavení odtávání sněhu
  •  horší cena/ výkon
  •  asijský produkt ( většinově)
 menší tepelná ztráta



Zhotovení systému svépomocí

Jak na solární ohřev vody svépomocí?

Plánování realizace systému

Pokud uvažujte o vybudování solárního systému k ohřevu vody svépomocí, je třeba vše dopředu řádně promyslet. Jednotlivé komponenty solárního systému lze pořídit dnes na internetu výhodně, zpravidla se ale jedná o solární sety, které neobsahují vše zcela potřebné. Je zde celá řada komponent a příslušenství, které je v potřebných délkách, počtech a objemech závislé od jednotlivé instalace. K ceně solárního systému se dopočítáte sečtením ceny solárního setu, propojovacího potrubí, nemrznoucí směsi v potřebném objemu, propojovacích armatur a potřebného nářadí, které pokud nechcete kupovat, bude třeba si ho pronajmout v nějaké z půjčoven.

Předpoklady k instalaci a vyhodnocení smysluplnosti

Profesionálové si zpravidla poradí s instalací solárního systému během jediného dne. Není třeba ovšem spěchat, zvláště pokud solární systém chceme zbudovat bez dodatečných komplikací. Než se pustíme do výčtu potřebných komponent a znalostí, podotýkáme, že instalaci solárního systému by měli provádět osoby způsobilé jak po technické stránce, odborné, tak by se mělo jednat o osoby zručné. Dalším faktem je, že svépomocné montáže solárních systému k ohřevu vody se spuštěním programu Nová zelená úsporám přestaly vyplácet. Státní fond aktuálně hradí až 40% způsobilých nákladů, což odpovídá přibližně částce 35.000,-Kč. Pokud tuto částku tedy odečteme od výše instalace provedené odbornou firmou, zjistíme, že svépomocí nejsme schopni v dané cenové relaci solární systém zhotovit.

Složení solárního systému v rámci ESHOPu

Solární systémy jsou nabízeny ve variantách dle počtu osob, velikosti solárního zásobníku a solárních kolektorů. Nabídky bývají přehledné a lze se v nich snadno orientovat. Rady jak vybrat solární systém naleznete zde: jak vybrat solární systém.

Vybraný solární set se skládá nejčastěji z následujících komponent: solární kolektory 1-2 kusy (či více), solární zásobník (vybírejte min. 200 a více), čerpadlová jednotka, solární regulátor, expanzní nádoba, propojovací armatury k solárním kolektorům, konstrukce v závislosti na typu střechy. Dopočítáme délku potrubí potřebného ke zhotovení solárního systému  a objednáme nemrznoucí směs. Nemrznoucí směsi je třeba objednat alespoň 20l navíc. Toto se bude hodit při odvzdušňování systému.

Instalace solární konstrukce a kolektorů

Řádně si rozměříme prostor v jakém chceme umístit solární kolektory na střeše domu. Nezapomínejme, že nelze zůstat pouze u náčrtu, ale je třeba si ověřit, zda lze skutečně do očekávaných míst solární konstrukci namontovat a kolektory k ní přichytit.

Zkontrolovat musíme zvláště zda lze v určeném místě přichytit háky solární konstrukce, jak udělat a kudy vést prostupy pro potrubí k solárním kolektorům. Závisí zda jsou v daném místě krokve či háky budou přišroubovány např. skrze prkna apod. Háky konstrukce by měli být rozvrženy tak, aby solární kolektory podepírali rovnoměrně a konstrukce s kolektorem nemohla způsobovat jeho prověšení, ve kterém by do budoucna mohla vzniknout netěsnost hydraulického okruhu nebo jiný problém např. se zatékáním do střešního pláště. Po řádném upevnění konstrukce zhotovíme prostupy střešní krytinou a připravíme si solární potrubí v dostatečné délce. Situování prostupů volíme v místech kde budou solární kolektory tak, aby je po instalaci překrývaly. Z estetického hlediska budou následně vidět pouze kolektory a veškeré prostupy zůstanou nimi zakryty. Další výhodou takto umístěných prostupů je jejich krytí před povětrnostními vlivy a podobně. Na zhotovenou konstrukci umístíme kolektory dle montážních instrukcí dodávaných k instalaci solárního systému. Hydraulicky propojíme kolektory s potrubním vedením, které je zakončeno v technické místnosti.

Instalace solárního zásobníku a čerpadlové jednotky

V technické místnosti provedeme demontáž stávajícího bojleru a instalujeme nový solární zásobník, provedeme jeho napuštění užitkovou vodou. Dle potřeby následuje připojení zásobníku k alternativnímu ohřevu: plynovým kotlem, kotlem na TP, krbovou vložkou, elektrickou topnou patronou. Pokud máme solární zásobník připojen na TUV a alternativní zdroj, pokračujeme umístěním čerpadlové jednotky a expanzní nádoby v technické místnosti. Čerpadlovou jednotku propojíme s potrubím od solárních kolektorů a pokračujeme dále do výměníku v zásobníku vody. Jednotku napojíme na expanzní nádobu, kterou před zavěšením zkontrolujeme, případně natlakujeme na požadovaný provozní tlak. Provedeme elektroinstalaci solárního regulátoru k čerpadlové jednotce a připojení teplotních čidel. Solární regulátor, nastavíme na požadované hodnoty.  

Tlaková zkouška a plnění systému nemrznoucí směsí

Pokud máme solární systém připojen, provedeme tlakovou zkoušku. Po jejím úspěšném absolvování můžeme přistoupit k plnění solárního systému nemrznoucí směsí. Solární systém odvzdušníme povolením šroubu u separátoru vzduchu a pokračujeme v odvzdušnění čerpadlovým vozíkem určeným k plnění solárních systémů nemrznoucí směsí. Regulátorem průtoku nastavíme požadovaný průtok nemrznoucí směsi v solárním systému. Průtokoměrem ověříme zda kapalina systémem cirkuluje a systém řádně funguje. Průtokem lze také zjistit hydraulicky správné zapojení solárního systému a jeho tlakovou ztrátu. V tento moment lze solární systém považovat za zhotovený. Následujících pár dní jen kontrolujeme těsnost provedených spojů, které mohou vlivem změny teplot pracovat, případné netěsnosti přetěsníme.

Doporučení před instalací svépomocí

Ke zhotovení solárního systému je zapotřebí zručnost, zkušenost a celá řada nejrůznějšího nářadí. Pokud si na instalaci nevěříte, raději se do ní nepouštějte. Svépomocnou montáž bude provázet značné riziko s vyřízením případné reklamace,  kde většina výrobců vyžaduje, aby instalaci prováděla osoba způsobilá pro montáže solárních systémů. Vyhnete se tak problémům s dokončením rozdělané práce, do které se instalatéři a topenáři neradi pouštějí. Vícenáklady , které by vám tímto krokem vznikly značně převýší výše zmíněnou instalaci na klíč v rámci dotace programu Nová zelená úsporám. Pokud se rozhodnete pro cenově výhodnější montáž solárního systému na klíč, získáte nejen jistotu odborné montáže, ale také  plnohodnotnou záruku na solární systém a možnost pozáruční záruky, či servisu odborným zhotovitelem.

Složení solárního systému

Komponenty solárního systému

Solární systém určený pro celoroční provoz je vybaven nejen technologickými, ale také montážními prvky, které zabezpečí pevné uchycení solárních kolektorů na střeše objektu, popř. na konstrukci k tomu určené.


Solární kolektory

Součástí systému bývá zpravidla jeden či více solárních kolektorů. Kolektory se dále dělí na různé typy dle jejich provedení na ploché, trubkové apodobně. V České republice se nejčastěji volí ploché deskové kolektory, které jsou pro naše podnební pásmo vhodnější. Pro lepší účinnost a efektivitu vybíráme kolektory se selektivní absorbční vrstvou, které dokáží zachytit i odražené sluneční záření, difúzní a skrze absorbér přenášet více tepelné energie do výměníku v zásobníku vody. Absorbér kolektoru může být celoměděný či hliníkový. Technologie spojení absorbéru se sběračem bývá různá např. ultrazvukem svařové kolektory, laserem, či lisované apod. Co do rozměrů, tak se nejhojněji se používají kolektory o rozměrech 1.5m2 až 2.5m2. Rámy kolektorů mohou být vyrobeny jako jednokusý výlisek nebo být složeny z více částí a ty pak následně buď slepeny nebo přinýtovány.  Způsob výroby a typ absorbéru kolektoru určuje druh vývodů k napojení na hydraulický okruh. Výstup kolektoru tak může být zakončen nerezovým vlnovcem, měděnou trubkou či rýznými druhy kompenzátorů. Nejběžnější bývá ovšem měděné potrubí, kde se kolektory mezi sebou spojují mosaznými rozebíratelnými šroubeními. Sklo kolektorů bývá prizmatické, nízkoželezité, tvrzené, aby odolalo vějším vlivům jako jsou kroupy a díky své výrobní technologii zvýšilo propustnost slunečního záření. Použití silikonů je výhradně EPDM, které zaručí jejich dlouhodobou stálost a odolnost vůči slunečnímu záření. Pro nižší tepelné ztráty kolektoru způsobené sáláním do prostoru je kolektor chráněn skelnou vatou, vakuem, či dalšími dostupnými způsoby izolace. Kolektory lze umístit jak horizontálně, tak i vertikálně. Způsob uchycení je závislý na jednotlivých druzích kolektorů a jejich výrobcích. Mohou být zapojeny v sérii či paralelně.


Solární zásobník vody

Bojlery pro solární systémy dodává na trh celá řada domácích i zahraničních výrobců jako DZD Dražice, Tatramat, Cordivari, Tesy, Cosmo apod. Zásobníky určené pro ohřev vody zpravidla disponují jedním či dvěma výměníky a možností umístění elektrické topné patrony. Volitelně lze umístit el. topnou tyč i do příruby, samozřejmě v závislosti na typu a výrobci ohřívače. Do spodního výměníku je sveden tepelný výkon ze solárních kolektorů. Horní výměník slouží k zapojení alternativního dohřevu TUV např. kotelme na tuhá paliva, plynem, krbovou vložkou apod. Dále jsou zásobníky opatřeny otvory pro recirkulaci vody, přívod a odvod TUV, teplotní jímky a jímkou pro teploměr. Většina zásobníků jsou vyráběny jako stacionární s umístěním na podlahu. Každý zásobník je opatřen nožkami k případnému vyrovnání nerovnosti. Izolace je z tvrdého polyuretanu s nízkými tepelnými ztrátami pro lepší uchování teploty vody. Vnější plášť může být látkový, plastový, s ohledem na typ a výrobce. Horní část zásobníku bývá opatřena plastovými či látkovým víkem. Pod víkem se nachází anodová tyč, která slouží k ochraně proti elektrolytické korozi. Její životnost se pohybuje v závislosti na kvalitě vody od 1 do 5 let. Horní část zásobníku bývá zpravidla opatřena. Zásobníky bývají opatřeny ve spodní části velkou kruhovou přírubou, která slouží jako revizní a čistící otvor. 


Čerpadlová jednotka s regulátorem

K přenosu tepelné energie pomocí teplonosné kapaliny mezi solárními kolektory a zásobníkem slouží čerpadlová jednotka. Tato jednotka se skládá z několika armatur jako napouštěcí a vypouštěcí ventily, průtokoměr, zpětná klapka, tlakoměr a přetlakový ventil. Pomocí napouštěcích a vypouštěcích ventilů provádíme uvedení zařízení do trvalého provozu napuštěním solárního systému nemrznoucí směsí. Dále pak tyto armatury slouží k případným servisním zásahům. Zpětná klapka na solární jednotce slouží k zabránění zpětného vychlazování solárního zásobníku samotížným způsobem do kolektorů. Regulátorem průtoku umístěným na studené větvi jednotky jsme schopni nastavit potřebný průtok kolektory a průtokoměrem ověřit jeho správnost nastavení. Tlakoměr nás informuje o aktuálním tlaku v solárním systému, který by nikdy neměl klesnout pod požadovanou hodnotu. Přetlakový ventil je ochrana před roztžením solárních komponent vlivem změny objemu solární směsi v systému. Solární jednotky jsou opatřeny nízkoenergetickými čerpadly Grundfos či Wilo s regulovatelnými otačky řízeným pomocí extérního PWM signálu. Součástí jednotky jsou dále dva ventily, kdy lze uzavřít okruh mezi kolektory a zásobníkem. 

Efektivitu a účinnost přenosu tepelné energie zajistí solární regulátor. V závislosti na typu lze volit mezi několika hydraulickými schématy. Regulace nás informují o správném chodu solárního systému, teplotách na kolektorech a v zásobníku apod. Menu těchto regulací je plně v češtině a lze tak snáze procházet možnosti jeho nastavení. Solární regulátor při dosažení nastavených teplotních diferencí mezi kolektory a zásobníkem  dává impulz čerpadlu, které zajistí přenos ohřáté kapaliny z kolektorů do ohřívače vody. Regulace bývají vybaveny možností připojení k internetu a můžete tak snáze sledovat nejrůznější statistiky.


Expanzní nádoba

Každý systém je opatřen solární expanzní nádobou určité velikosti dle druhu instalovaného systému. Slouží k udržení tlaku mezi minimálním a maximálním možným provozním tlakem. Nádoba při slunečných dnech pohlcuje objemové změny nemrznoucí směsi vlivem její roztažnosti. Při dosažení varu nemrznoucí směsi v kolektorech dochází k její vytlačení směrek k expnzní nádobě. Při poklesu teploty následně kapalina kondenzuje a vytlačená směs se vrací zpět do solárních kolektorů. Nastavení tlaku nádrže se provádí při instalaci. Tlak v nádobě by měl být při každém provedeném servisu řádně zkontrolován a nastaven  na správné hodnoty.


Konstrukce pro solární systémy

Dle druhu zhotovení mohou být ocelové, hliníkové, nerezové apod. Každá instalace solárního systému má svou specifickou konstrukci a uchycovací prvky. K uchycení lyžin solárních kolektorů se používají různé háky v závislosti na typu střešní krytiny. Různé možnosti uchycení jsou dány různorodostí střešních krytin. Jedná se o falcované plechy, eternitové krytiny, Capacco krytiny, pálené či betonové tašky, kanadské šindele,moderní plechové střechy, rovné střechy a podobně. Všechny konstrukce určené pro solární kolektory by měly být řádně zafixovány proti možnosti pohybu a zaizolovány proti nežádoucím vlivům zatékání pod střešní plášt.