ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Verze 2.17 Solární energie Kolektory 1
Kapalinové solární kolektory Trubkový vakuový kolektor -plochý nebo válcový selektivní absorbér ve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kwh/m 2 r Konstrukce: vakuová izolace skleněných trubic větší využití difúzní radiace vysoká účinnost, vyšší teploty až 200 C vyšší energetický zisk v přechodném období lehká konstrukce Kapalinové solární kolektory 2
Kapalinové solární kolektory Tepelná trubice (heat pipe) Trubkový vakuový kolektor Vyšší investiční náklady Vhodný zejména pro využití v zimním období tzn. vhodný pro vytápění, technologii Optimální sklon 65-70 (zimní období, nedochází k zakrytí sněhem) Výkon lze zvýšit použitím zrcadel 1) Sluneční záření 2) CPC-zrcadla 3) Vakuová trubice 4) Vysokoselektivní povrch 5) Vakuum 6) Cu trubka 7) Teplonosný plech 3
Solární kapalinové kolektory Plochý kolektor s plastovým absorbérem nezakrytý - plastová rohož, bez zasklení, pro ohřev bazénové vody Plochý kolektor -deskový kolektor, kovový absorbér, sezónní ohřev vody, 250 až 370 kwh/m 2 r Plochý selektivní kolektor -deskový kolektor se spektrálně selektivním povlakem, kovový absorbér, celoroční provoz, 320 až 530 kwh/m 2 r Plochý vakuový kolektor -deskový kolektor, tlak v kolektoru 1-10kPa, celoroční provoz, vysokoteplotní aplikace Trubkový vakuový kolektor -plochý nebo válcový selektivní absorbérve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kwh/m 2 r Koncentrující kolektor -kolektor s optickými prvky pro soustředění slunečního záření (zrcadla, čočky) Není odběr energie Stagnační stav kolektoru Porucha dodávky elektrické energie Stagnační teploty různých typů kolektorů 4
Nosná konstrukce kolektorů Umístění kolektorů hliníková eloxovaná, nevyžaduje údržbu umístění většího kolektorového pole, umístění ve výšce nad 20m - nutný samostatný projekt Nad střešní krytinu Šikmá střecha (optimum 45, jih ±30 ) rámová konstrukce nad střešní krytinou Integrace do střešního pláště Umístění kolektorů Nad střešní krytinu Plochá střecha-nosná konstrukce samostatná Připevnění k vystupujícím prvkům nad střešní izolaci (min. 0,5m, konstrukce různé zátěžové skupiny Přitížení zátěží Samostatný nosný rám mimo objekt Pevný Otočný-mechanický, motorický 5
Kapalinový Aktivní solární soustava (hydronický)- hydronic -využití vody pro vytápění případně chlazení Vzduchový využití vzduchu pro přenos tepla Kapalinová solární soustava Přímý Nepřímý Přirozený Nucený uzavřený 6
Samotížná solární soustava Pracuje na principu přirozeného oběhu vody v soustavě Soustava otevřená nebo uzavřená Výhody -jednoduchost -možná nezávislost na elektrické energii NEvýhody -nemožnost regulace teplot - při celoročního užívání nutné opatření proti zamrznutí (TV) - menší variabilita - hmotnost? Solární soustava Druhy solárních systémů: High flow system (systém s vysokým průtokem)- průtok 30-70 l/h.m 2 kolektoru, ohřev média o 8-12 C, vhodné pro menší solární soustavy, pozvolné ohřívání zásobníku Low flow system (systém s nízkým průtokem)- průtok 8-15 l/h.m 2 kolektoru, ohřev média až o 50 C, vhodné v kombinaci se stratifikovaným zásobníkem, nutné vychlazení zpátečky, úspory na čerpací práci a účinnosti až 20% Matchet flow system ( kombinovaný systém)- průtok 10-40 l/h.m 2 kolektoru, kombinace předchozích systémů Drain back systém kdy médium z kolektorů vyteče do zásobní nádrže, pokud nedochází k jeho ohřívání, lze použít čistou vodu 7
Solární soustava Pouze systémová řešení Soustava bez expanzní nádoby a odvzdušňování Kompaktní tvar a integrace komponent Rychlá montáž Nižší účinnost (cca o 5%) Zásobník tepla Solární soustava životnost souvisí s kvalitou vnitřního povrchu zásobníku, výměníku (nejlépe nerez, keramika, teflon,..) vhodné využít teplotní rozvrstvení (stratifikaci) v zásobníku-může zvýšit účinnost systému o 5-15% předehřev vody solárními kolektory (zvýšení teploty z 10 na cca 25-50 C) zajistit pravidelnou termickou desinfekci 8
Systém nádoba v nádobě větší objemy 500-1500l akumulace energie z více zdrojů využití solární energie pro vytápění i přípravu TV Solární zásobníky Solární zásobníky Systém s průtokovým ohřevem TV větší objemy 500-1500l akumulace energie z více zdrojů nižší zásoba TV menší průtok TV 9
Solární jednotka Schéma zapojení solární soustavy - kolektory 10