Celosezónní akumulací tepla pro vytápění a ohřev vody

Jedním z problémů využívání sluneční energie je nekorespondující doba spotřeby a získávání tepla. S nástupem topné sezóny postupně ubývá slunečního záření a naopak. Tato skutečnost zatím předurčuje solární energii jako energie dodatkovou k druhému topnému zdroji.

V projektu Slunečního domu ve Slatiňanech byl navržen systém pro celoroční pokrytí energetické potřeby s využitím celosezónní akumulace tepla, získaného ze solárních panelů. Zařazením velkého vodního akumulátoru o objem 1103 m³ do systému, je umožněno akumulovat teplo získané z kolektorů v letním období a využít ho v období zimním.

Dosažená teplota v akumulátoru se pohybuje okolo 60-70 °C, účinnost slunečních kolektorů při těchto teplotách dosahuje kolem 70%. V zimě je teplo z akumulátoru čerpáno pro podlahové vytápění a ohřev vody. Jestliže teplota vody v akumulátoru dosáhne vlivem odčerpání tepla teploty okolo 38°C, na pokrytí tepelných nároků to při venkovní teplotě -10°C již nepostačuje a pro tyto případy je v systému zařazeno tepelné čerpadlo, které zvýší využití načerpané energie o dalších 40-50 %.

Kombinací těchto dvou zdrojů tepla se zařazeným akumulátorem teplé vody se již pokryje celoroční tepelná potřeba. Celý systém je samoobslužný a je řízen počítačem. Mezi některé výhody nízkoteplotního podlahového vytápění patří úspora vnitřního prostoru a údržby na radiátorech, celková větší hygieničnost i nenáročnost na obsluhu či údržbu.

Při popisu systému a jeho funkce je třeba začít u solárního systému, jenž je tvořen z 84 ks slunečních kolektorů výrobce Thermo Solar. Hydraulické rozvody nad bateriemi kolektorů jsou provedeny z měděných trubek. Tepelný nerezový výměník slouží k oddělení primárního solárního okruhu naplněného propylenglykolovou směsí a sekundárního topného okruhu.

Solární kapalina se čerpá do měděných tepelných výměníků a přímo ohřívá topnou vodu. Při dosažení teploty 44°C počítač rozhoduje, zda solární kapalina bude ještě ohřívat vodu v topném okruhu, nebo zda bude ještě využita pro nabíjení akumulátoru. V prvních měsících topné sezóny se používá voda z akumulátoru v počátku ze střední hladiny a později z horní, kde je stále uchovávána voda o teplotě 50°C. Jakmile zaznamená počítač pokles teploty na určitou hranici, uvede v činnost tepelné čerpadlo. To si odebírá teplo opět ze spodních částí akumulátoru, kde je teplota vody nejbližší jeho požadavkům, tj. 18°C.

V období zvláště silných mrazů a velkém teplotním deficitu spouští počítač záložní elektrokotel. V době, kdy již není zapotřebí vytápět objekt, je systém přestaven tak, že voda opět ukládá teplo přes výměník do akumulátoru a odbočkou je řešen ohřev teplé užitkové vody přes boční výměník. Ovládání celého systému probíhá počítačově- spouštěním patřičných zařízení a přestavováním soustavy klapek.

V průběhu roku vypadá funkce systému asi následovně. V září je v akumulátoru připravena voda na topnou sezónu o teplotě cca 62°C. Takto nabitý akumulátor se vybíjí ze střední části, pokud je teplota vody dostačující. Pokud teplota vody poklesne, začne systém přitápět z horní části akumulátoru.

Tento stav by měl vydržet do prosince, kdy v době absence slunečního záření najíždí tepelné čerpadlo. V průběhu ledna, jestliže je dostatek slunečního záření, pracuje systém v režimu přímého ohřevu podlahové vody, přebytky jsou ukládány do akumulátoru. V dobách deficitu je spouštěno tepelné čerpadlo. Zdrojová voda je odebírána ze spodní části akumulátoru a ochlazená odchází zpět do vrchní části, kde je ředěna s teplou vodou ohřátou sluncem…


Snahou je udržet v akumulátoru teplotu nad 15°C. V měsících březnu až květnu jsou již přebytky od Slunce tak veliké, že začíná docházet k pozvolnému ohřevu vody v akumulátoru. Od června už dochází jen k nabíjení akumulátoru.

Na uvedeném projektu je vidět, že budoucnost solární energie, je pro lidstvo velikou výzvou na cestě za  rozsáhlejším využitím tohoto čistého zdroje energie, nedevastujícího životní prostředí. Význam podobných systémů by měl být spojen s použitím v mnohem větších dimenzích, jako například celých sídelních bloků nebo čtvrtí. Jedině takovýmto způsobem by bylo možno dosáhnout konkurenceschopnosti této ekologicky jedinečné energie s přijatelnými náklady na kWh kolem 3Kč.

ZDROJ: Ing. Milan Rychtařík, SOLAR Ekologie- Technik.