Jak v R využíváme slunení energii. Doc.Ing. Karel Brož, CSc.

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Jak v R využíváme slunení energii. Doc.Ing. Karel Brož, CSc."

Karla Hájková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Jak v R využíváme slunení energii Doc.Ing. Karel Brož, CSc. Dnes tžíme na našem území pouze uhlí a zásoby tohoto fosilního paliva byly vymezeny na následujících 30 rok. Potom budeme nuceni veškerá paliva dovážet a zstaneme odkázáni jen na energii slunení a jadernou. V zemích EU se již delší dobu vnuje pozornost využívání alternativních zdroj energie. Prvodním jevem tchto snah je i tvorba mezinárodních norem v tomto oboru. Pt z nich zatím pijal též jako národní normy eské eský normalizaní institut. I když na Zemi dopadá pouze díl z celé na Slunci se uvolující energie z termojaderné reakce, na hranici stratosféry to pedstavuje hustotu záivého toku 1350 W/m 2. Na zemský povrch však, vlivem odrazu a rozptylu ve vrstvách atmosféry a vlivem jejího zneistní vodními parami a tuhými ásticemi ve spodních vrstvách, dopadá toto záení v prbhu roku s intenzitou zhruba poloviní. Také rotace Zem kolem osy (stídání dne a noci) snižuje dobu oslunní píslušného místa na polovinu. V naší zempisné poloze a klimatických podmínkách se doba pímého sluneního záení pohybuje od 1550 do 2100 hodin za rok. Prmrné množství energie dopadlé na vodorovnou plochu (souet pímého a difusního záení) iní 1200 až 1350 kwh/m 2 za rok. Toto stále znané množství energie lze využívat pímým a nepímým zpsobem. Mezi pímé zpsoby patí: aktivní pemna záení - fototermická (teplo ze sluneních kolektor) - fotovoltaická (elektina z fotovoltaických lánk) - výroba elektiny ze slunení energie termodynamickou cestou za vzniku odpadního tepla Mezi nepímé zpsoby pemny slunení energie patí: - fotosyntéza (vznik rostlinné biomasy (fytomasy) a dále rst ostatní biomasy na základ potravinového etzce) - energie vodních tok a moí - energie vtru V našich podmínkách má dobrou perspektivu využití fytomasa, pestože je v ní dopadlá slunení energie zakonzervována s úinností menší než 1 %, protože existuje ve zhmotnlé form. Krom toho ji lze využívat k výrob dalších paliv (kapalných, plynných) nebo nejjednodušeji k pímému spalování. V souvislosti se stavbami lze ve vhodných pípadech již v projektu aplikovat poznatky pasivní solární architektury, což mže u dobe tepeln izolovaných staveb snížit spotebu fosilních paliv pro vytápní na minimum. S nejvtší úinností lze však slunení energii využívat v systémech fototermické pemny (obr.1 - solární zaízení s pirozeným (A) i nuceným obhem pro pípravu teplé užitkové vody (B), (C) a pro ohívání vody v bazénu (D)).

Prvodním jevem tchto snah je i tvorba mezinárodních norem v tomto oboru. Pt z nich zatím pijal též jako národní normy eské eský normalizaní institut. I když na Zemi dopadá pouze díl 2.

2 Obr. 1 Píklady zapojení solárních zaízení pro ohev vody

3 Spoteba tepla na ohívání užitkové vody se dnes v R pohybuje okolo kwh na 1 osobu za rok, což odpovídá prmrné denní poteb 3,86 kwh/r,os. vetn ztrát. To by oistno od ztrát odpovídalo prmrné denní spoteb asi 65 litr vody za den, oháté z poátení teploty 10 C na 55 C. Ztráty pi rozvodu teplé vody (TUV) nejsou zanedbatelné, u rozvod s cirkulací TUV ve vtších domech iní asi 25 %, u rodinných dom do 15 %. Kvalitní kolektor mže zachytit v teplejší polovin roku (od dubna do konce záí) 50 i více % dopadajícího sluneního záení, tj. zhruba 450 kwh/m 2 za tuto ást sezóny. Protože spoteba TUV v této polovin roku je okolo 650 kwh/m 2 na 1 osobu, staí v našich podmínkách pibližn 1,5 m 2 fototermického kolektoru na 1 osobu k píprav TUV v letním období a k jejímu pedehívání v zimním období. Solární zaízení v rodinném domku pro 3 až 4 trvalé obyvatele mže mít tedy plochu kolektor 4 až 6 m 2 a zásobník o objemu asi 300 litr. Solární ohev TUV se nejsnáze instaluje v rodinných domech, ale mlo by na nj být pamatováno ve všech nových projektech již jako na souást stavby. Tím klesnou investiní náklady.na projekt i montáž systému a ješt lze využít kolektory jako stešní krytinu. V R žije dnes zhruba 10,2 milionu obyvatel, kteí mají k dispozici celkem asi byt, tedy prmrn 3 osoby na byt. Z toho je byt (42 %) v rodinných domech a byt (32 %) v panelových domech s plochými stechami. Zbylých 26 % byt je v tradiních cihlových domech se sedlovými stechami v centrech mst i na venkov. Bylo by možné vytvoit reálný program pro využívání slunení energie k ohevu TUV zejména v rodinných domech, kde pi postupné aplikaci solárních zaízení napíklad v 1/3 celkového potu domk by vznikla potenciální poteba 0,5 milionu zaízení o celkové ploše 2 až 2,5 milionu m 2 kolektor, Ty by po nainstalování nahradily ron asi 1 milion MWh energie (vtšinou elektrické), která by tak byla vyrábna zcela bez emisí. Pi rozvržení programu na uritou dobu (napíklad 10 až 15 rok) by byly vytvoeny nové dlouhodobé pracovní píležitosti asi pro 3000 lidí. Taková kompaktní solární zaízení mohou již dnes konkurovat letnímu elektrickému ohívání vody v pípadech, kdy cena elektiny ze sít dosáhla 4 K/kWh. Solární zaízení mohou být umístna na samostatné konstrukci (na zemi, na ploché steše) nebo mohou solární kolektory tvoit souást stechy a nahrazovat stešní krytinu. Obr. 2 Ploché kapalinové solární kolektory montované jako souást stechy oktagonálního domku

Ztráty pi rozvodu teplé vody (TUV) nejsou zanedbatelné, u rozvod s cirkulací TUV ve vtších domech iní asi 25 %, u rodinných dom do 15 %.

4 V pípad, že se kolektory montují na již existující stechu, jsou jejich rámy pipevnny ke konstrukci stechy nosnými úchyty a mezi krytinou stechy a spodní stranou kolektoru je vzduchová mezera (obr. 3 ). Podle zpsobu výroby a možností instalace solárního zaízení se rozlišují solární soustavy prmyslov vyrábné (vtšinou kompaktní zaízení nebo rozdlená zaízení s kolektory montovanými na stechu) a soustavy vyrábné na zakázku (vtšinou kolektory vestavné do stechy a atypické aplikace). Pro všechny aplikace je však základním prvkem kolektor, vystavený vlivm venkovního prostedí, a jako takový je také zkoušen bez ohledu na to, do jakého druhu zaízení bude namontován. Obr. 3 Ploché kapalinové solární kolektory na držácích na šikmé steše Pijaté evropské normy v oboru solární energie jsou: SN EN ISO 9488: Solární energie - Slovník SN EN : Tepelné solární soustavy a souásti - Solární kolektory - ást 1: Všeobecné požadavky SN EN : Tepelné solární soustavy a souásti - Solární kolektory - ást 2: Zkušební metody SN EN : Tepelné solární soustavy a souásti - Soustavy prmyslov vyrábné- ást 1: Všeobecné požadavky SN EN : Tepelné solární soustavy a souásti - Soustavy prmyslov vyrábné - ást 2: Zkušební metody Norma SN EN uruje požadavky na odolnost (vetn mechanické pevnosti), spolehlivost a bezpenost kapalinových solárních tepelných kolektor. Pedepisuje jednotlivé druhy zkoušek. Obsahuje též návody k hodnocení shody s tmito požadavky. Neplatí pro natáivé kolektory, sousteující slunení záení.

soustavy vyrábné na zakázku (vtšinou kolektory vestavné do stechy a atypické aplikace).

5 S projektem stavby a montáží na stavb souvisí vlastn jen zkouška odolnosti mechanickému zatížení, které mže být zpsobeno snhem, vtrem a krupobitím. Její podrobnjší podmínky a postup zkoušky jsou uvedeny v norm Norma uruje požadavky na odolnost, spolehlivost a bezpenost prmyslov vyrábných solárních tepelných soustav vetn návod k hodnocení shody tchto požadavk. Kolektory, použité v prmyslov vyrábných soustavách, musí vyhovt požadavkm normy a musí být zkoušeny podle normy jako souásti tchto soustav. Zkoušky mechanické odolnosti solárních kolektor provádí podle nových norem Strojírenský zkušební ústav v Brn (SZÚ), který vydává certifikáty o shod. Tepelné výkony a úinnosti kolektor zkouší pro SZÚ Solární laborato Ústavu techniky prostedí na VUT v Praze, Fakult strojní. Také tuzemští výrobci solárních kolektor sledují vývoj v Evrop a ve svt a své výrobky zlepšují a inovují tak, aby požadavky mezinárodních norem byly splnny. Dnes je k dispozici vysoce kvalitní a úinný kolektor se sklennými vakuovanými trubicemi s velmi selektivním absorpním povrchem (obr. 4). Tyto materiály umožují udržet vysokou úinnost pemny slunení energie na teplo i pi pomrn nízké intenzit sluneního záení, pi níž ploché kolektory již asto nefungují. Lze ho namontovat jak na šikmé stechy, tak i ve svislé poloze na oslunné zdi. Pi tom rozdíl ve výkonu mezi tmito polohami není velký. Je uren jak pro systémy s erpadlem, tak i pro gravitaní obh. Pi požadavku celoroního provozu je kolektorový okruh plnn nemrznoucí kapalinou a v zásobníku oháté vody (objem 125 až 300 litr), dodávanému jako souást kompletu zaízení, je vložen výmník tepla. Zásobníky TUV mají na vestavnu automatickou regulaci, obhové erpadlo a uvnit dohívací elektrický topný odpor pro pípad, že slunce již dlouho nesvítí. Montáž celého systému je snadná a cena je mén než poloviní proti podobným dováženým systémm. Obr. 4 Vakuovaný trubkový kolektor eské výroby se zásobníkem teplé vody

Norma 12 976-1 uruje požadavky na odolnost, spolehlivost a bezpenost prmyslov vyrábných solárních tepelných soustav vetn návod k hodnocení shody tchto požadavk.

6 Lze si jen pát, aby na trhu bylo stále více kvalitních eských solárních zaízení, která budou projektována a instalována zárove se stavbou, a aby jejich podíl pro na zásobování teplou užitkovou vodou, která u nás pedstavuje zhruba 17 % konené spoteby paliv a energie, stále rostl.

stavbou, a aby jejich podíl pro na zásobování teplou užitkovou vodou,

Podobné dokumenty

1.1.1. PRINCIP METODY

1.1.1. PRINCIP METODY 1.1.1.1. PRVOTNÍ ENERGIE Energetická poteba pro vytápní a teplou vodu v budov závisí: na poteb tepla na vytápní budovy (tepelné vlastnosti budovy a vnitní a vnjší prostedí) a poteb