Typy solárních kolektorů

V čem se liší jednotlivé typy solárních kolektorů?

Solární kolektory lze dělit podle řady možností. Nejčastější dělení kolektorů je dle druhu použité teplonosné látky. V našich klimatických podmínkách je pro většinu solárních kolektorů používána nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu. Absorbér kolektoru je tvořen zpravidla trubkami, kterými protéká teplonosná směs a přenáší teplo z kolektoru na výměník. Solární kapalinové kolektory dle konstrukčního uspořádání dělíme na následující druhy.

Plochý nekrytý kolektor

Nejčastěji se jedná o nezasklený, plastový solární kolektor určený k ohřevu bazénové vody. Plast je odolný UV záření. Díky absenci zasklení dochází k lepším optickým vlastnostem tohoto kolektoru. Odpadá zde ztráta odrazem na zasklení. Nevýhodou jsou vysoké tepelné ztráty, omezená odolnost vůči špatným podmínkám a trvanlivost. Výkon a účinnost těchto kolektorů je ovlivňována okolním prostředím, teplotou, větrem apod. Tyto kolektory lze použít k nízkoteplotnímu ohřevu vody. 

Plochý neselektivní kolektor

Jedná se o zasklený solární kolektor s kovovým absorbérem. Povrch absorbéru bývá zpravidla opatřen černým pohltivým nátěrem. Tento typ kolektoru je vhodný k předehřevu vody. Uplatnění nalezne mezi zahrádkáři, lze jej použít na chatách a podobně. Jsou to převážně levné sezónní kolektory.

Plochý selektivní kolektor

Zasklený solární kolektor s kovovým absorbérem a selektivním povrchem. Sklo kolektoru bývá čiré nebo texturované.Tyto kolektory jsou u nás nejčastěji používané. Dle statistik z roku 2010 bylo těchto solárních kolektorů nainstalováno téměř 74.000 m2. Uplatnění naleznou při ohřevu teplé užitkové vody  a přitápění. Absorbér může být celoplošný nebo dělený do lamel. Spojení trubek s absorbérem lze provést laserově, ultrazvukem nebo nalisováním. Rám kolektoru bývá buď výlisek nebo složenina jednotlivých profilů. Lisovaný rám bývá těsný a kolektor je tak více odolný degradaci vlivem vlhkosti. Naproti tomu kolektor složený z více částí má zpravidla otvory, které zabezpečují jeho řádné odvětrávání. Tyto profily jsou pak buď slepeny nebo snýtovány k sobě. Nýtovaný kolektor v naší nabídce je Immo Logis GSS 200. Mezi kolektory s lisovanou vanou patří kolektory Apollon. Lepené kolektory nabízíme od firmy TWI- solární kolektory řady Sun Wing.

Plochý vakuový kolektor

Jedná se o deskový kolektor s kovovým selektivním absorbérem. Tlak uvnitř kolektoru je nižší, než atmosférický tlak. Tyto kolektory lze použít k ohřevu vody, ohřevu vody a přitápění. Díky sníženému tlaku v kolektoru dochází k nízkým tepelným ztrátám. Skříň kolektoru je vyrobena jako bezešvá vana a to díky požadavkům na co nejlepší těsnost. Aby sklo neprasklo díky rozdílnému tlaku, bývá zpravidla vyztuženo různými podpůrnými elementy. Pro případ úniku vakua je kolektor opatřen vývěvou k jeho opětovnému zavakuování. Vakuové kolektory nemají zadní tepelnou izolaci absorbéru. 

Trubkový vakuový kolektor

Solární kolektor opatřený plochým nebo válcovým selektivním absorbérem, který je umístěn ve skleněné vakuové trubici. Tyto kolektory lze rozlišit dle předávání tepla na přímo protékaný regist nebo teplenou trubici. Jsou to trubkové kolektory s válcovým zasklením. Vakuum minimalizuje přenos tepla a k přenosu dochází výhradně sáláním absorbéru. Na dně vakuové trubice lze pozorovat stříbrnou barvu usazeného baria. V kolektoru je getr, který slouží pro vyloučení výskytu zbytkových plynů. Pokud dojde k poškození solární trubice, getr změní barvu na hnědou, bílou nebo zprůhlední. Takto lze rozlišit poškozené vakuové trubice od funkčních. Dalším faktorem jak lze zjistit poškození kolektoru je ohřátá trubice. Standardně by měla být povrchová teplota na úrovni teploty okolí. Nízká tepelná ztráta způsobí v případě zapadání kolektoru sněhem jeho absolutní nefunkčnost i při slunečném počasí. Velkou nevýhodou je tak čekání na postupné odtávání vlivem působení slunečního záření. Dle konstrukce lze vakuové kolektory rozdělit na kolektor s jednostěnnou trubkou a plochým absorbérem (starší typy, původně se vyráběly v USA a Evropě) a kolektory s dvojstěnnou trubkou a válcovým absorbérem. (Je to čínský typ kolektoru. Výroba je převážně v Číně). Dle konstrukce je lze rozdělit na: 1. přímo protékané (koncentrické potrubí, U- registr) 2. s tepelnou trubicí (suché a mokré napojení). Vakuové kolektory jsou zpravidla velmi málo odolné vůči kroupám. V tomto ohledu je možnost poškození značně vysoká a doporučujeme zákazníkům tyto systémy nechat pojistit.

Umístění solárního systému

Jak správně situovat solární systém?Orientace solárních systémů

Sluneční energie představuje většinu energie, která se na zemi nachází a využívá. Tento zdroj označujeme jako obnovitelný. V našich klimatických podmínkách je vhodné orientovat solární kolektory směrem k jižní straně, dosáhneme tak maximálního využití slunečního záření. Solární kolektory umísťujeme na přání zákazníka i s určitým odklonem od jižní strany. To vše za předpokladu, že  solární pokrytí bude dosahovat potřebných hodnot.

Vycházíme především ze zkušeností při instalaci solárních systémů. Někdy je určitý odklon od jižní strany nutným kompromisem mezi designem a tepelnými zisky celé solární soustavy. Co se týká odchylek od jihu, tak například 30° způsobí zanedbatelné ztráty a i při odchylce až 45° jsou ztráty na tepelných ziscích okolo 10% proti jižní straně. Dle našeho názoru je nejvýhodnější jihozápádní směr 20st., kdy intenzita odpoledního slunce bývá nejvyšší a výkon solárních systémů tak rapidně vzrůstá. V odpoledních hodinách je taktéž nižší pravděpodobnost mlh, a teploty ovzduší bývají vyšší. Dochází tak k menším ztrátám kolektorů sálajících do prostředí. Důležitým faktorem je také sklon solárních kolektorů. Čím více slunečních parsků dopadá kolmo na absorbér kolektoru, tím bude účinnost celého systému vyšší. Vzhledem k poloze slunce na obloze se jedná o proměnný faktor. Menší sklon solárních kolektorů bude vykazovat vyšší zisky v období, kdy je slunce vysoko (jaro- léto) a menší v období podzim - zima. Toto může evokovat myšlenku snažit se solární kolektory více přizvednout, tak aby se dalo lépe využít sluneční záření na podzim a v zimě. Otázkou zůstává jaké tepelné zisky bude systém generovat oproti případným ztrátám v období jaro - léto. Z těchto důvodů je nutné při návrhu solárního systému přihlédnout k mnoha faktorům, především ke specifickým podmínkám situování těchto systémů a požadavky na jejich  funkčnost uživateli. Solární systém bude pracovat tím efektivněji, čím blíže budou solární kolektory umístěny zásobníku teplé užitkové vody. Většina realizací se pohybuje řádově ve vzdálenosti do 20m, což je zcela odpovídající.

Sklon solárních kolektorů

Nejvhodnější sklon kolektoru je takový, kdy sluneční záření dopadá kolmo na absorbér solárního kolektoru. Možnosti umístění solárních kolektorů v souvislosti s vhodnými tepelnými zisky se pohybuje od 15st. do cca 60 st. Velice často se využívá komprosmis 45° , který koresponduje s poměrnou částí střech rodinných domů V ČR. Tento sklon nám zajistí nejvyšší možné zisky solárního systému v období od jara do zimy. Pokud zvolíme příliš malý nebo velký sklon, musíme počítat s menší účinností solárních kolektorů. Vše je ovšem závislé na aktuální potřebě majitele objektu. Při montáži se konstrukce umísťuje tak, aby solární kolektory kopírovaly pokud možno co nejvíce rovinu se střešní krytinou. Takto realizovaný solární systém vypadá nejestetičtěji. Jakákoliv změna sklonu je možná díky speciálním prvkům konstrukcí. Způsob uméstění solárních kolektorů volíme vždy po dohodě s objednatelem.

Konstrukce pro solární kolektory

Volí se pevná, nepohyblivá s ohledem na maximální stabilizaci solárních prvků celé soustavy. Jakékoliv náklady na hybnost, otáčení kolektorů za sluncem by tak převýšily tepelné zisky. Umístění kolektorů je teoreticky možné na jakékoliv střeše. Máme k dispozici několik typů střešních háků, kombinovaných vrutů, v různých délkách a průměrech. Konstrukce se šroubuje ke krokvím střechy. Pokud se jedná o rovné střechy, volíme instalaci konstrukce k betonovým bločkům, podloženým ochranou folií sloužící k ochraně střešní krytiny. Na rovné střeše není vhodné solární konstrukci šroubovat do střešní konstrukce z důvodu porušení hydroizolace střechy. 

Další nároky na uchycení konstrukce

Na všechny druhy krytin a typů střech je důležitým faktorem, na který je třeba brát ohled také řešení prostupů pro potrubí. Jejich správná volba umístění a technické řešení pro jednotlivé druhy střech může mít vliv na správnou funkčnost celé solární soustavy, aby nemohlo docházet např. k zatékání dešťové vody a tím poškození budovy těmito jevy je důležité volit takové prvky, které jsou homogenní se stávajícím druhem krytiny a takové izolační prvky, které nám v různých ročních obdobích a povětrnostních nezmění své vlastnosti. Další nepříliš častý způsob uchycení konstrukce je k atikám budovy, který je náročný na uložení nosných profilů, aby nemohlo dojít k jejich narušení vzhledem k jejich roztažnosti, nebo uchycení konstrukce přímo do terénu, jehož návrh musí zohledňovat i výškové parametry. Pokročilým uchycením na šikmou střechu může být integrace solárních kolektorů přímo do střešní krytiny. Jedná se o typizované systémy, obsahující i oplechování. Kolektor v tomto případě sám nahrazuje střešní krytinu. Výhodou tohoto systému je snížení nosného zatížení střechy samotné. Toto provedení je ovšem technicky i finančně náročnější a velký důraz musíme klást na odbornost dodavatele. Z praktických důvodů doporučujeme vyhnout se volbě instalace solárních kolektorů do střešní krytiny.