Ohrev teplej pitnej vody a podpora vykurovania v rodinných domoch

Ohrev teplej pitnej vody a podpora vykurovania v rodinný domoch.

V rodinných domoch je ohrev teplej pitnej vody jedným je najčastejší a zároveň najjednoduchší spôsobom využitia solárnej energie. Odber teplej pitnej vody a teda aj potreba tepla na jej ohrev je v priebehu roka relatívne konštantná, čo je pre solárne zariadenie ideálne. Oproti tomu potreba tepla na vykurovanie absentuje v letných mesiacoch, kedy máme dostatok slnečnej energia a jej potreba nastupuje v prechodných obdobiach a kulminuje v zimných mesiacoch, teda v období kedy máme k dispozícii relatívne málo slnečnej energie, prípadne tepelná energia z nej vyrobené má nízky teplotný potenciál. Aj v prípade, že nám to priestorové možnosti strechy a finančné možnosti investora dovolia navrhnúť väčší počet solárnych kolektorov, je dôležité sa zamyslieť nad tým, akým spôsobom budeme tepelnú energiu vyrobenú v lete využívať, keď jediným spotrebičom bude teplá pitná voda. Investícia do každej navyše vyrobenej kWh zo Slnka, ktorú nedokážeme využiť znižuje návratnosť celého solárneho systému.

Z tohto dôvodu je dôležité si uvedomiť, že solárna energia nám bude len pomáhať pri znižovaní potreby tepla na vykurovanie a nenahradí z časti, prípadne úplne primárny zdroj tepla akým je napr. najčastejšie plynový kotol. Zdroj tepla je preto potrebné navrhovať na celkovú tepelnú stratu budovy s prihliadnutím na ohrev teplej pitnej vody. O solárnej energii určenej na vykurovanie môžeme hovoriť len ako o podpore vykurovania. Na druhej strane, ak uvažujeme o tejto podpore vykurovania, musíme samotný vykurovací systém prispôsobiť možnostiam solárneho systému. Čo to v praxi znamená?

V prvom rade je to voľba vhodného vykurovacieho systému. Najvhodnejším partnerom pre solárnu podporu vykurovania sú nízkoteplotné vykurovacie systémy ako sú podlahové či stenové vykurovanie. Tieto systémy sú navrhované pri okrajových podmienkach ( napr. Ti = -12°C) na teplotný spád napr. 45/38 °C. V reálnom čase to znamená, že pri vonkajšej teplote vzduchu napr. +5°C, ktorá je bežne v prechodných obdobiach,  je tento teplotný spád nižší napr. 30/28 °C. A práve v tomto období vzhľadom na menšiu intenzitu slnečného žiarenia oproti letnému obdobiu, môžeme zo solárneho systému vyťažiť tepelnú energiu z nízkym teplotným potenciálom cca. 40 °C. A aby sme aj tepelnú energiu s takouto nízkou teplotou dokázali maximálne využiť, volíme nízkoteplotný vykurovací systém.

V druhom rade je dôležité vykurovací systém napojiť na zdroj tepla prostredníctvom 3-cestného zmiešavacieho ventilu, ktorý bude riadený na základe ekvitermickej regulácie. To znamená, že vyberieme na ekvitermickom regulátore vykurovaciu krivku, a na jej základe a na základe vonkajšej teploty vzduchu bude udržiavaná prostredníctvom 3-cestného zmiešavača vstupná teplota vody do vykurovacieho systému. Dôležité je, aby sme vykurovali len vodou takej teploty akú skutočne potrebujeme a tým optimálne využili tepelnú energiu zo solárneho systému.

Tretím predpokladom na správne využitie solárnej energie na podporu vykurovania je nízka tepelná strata domu (platí len pre prípad, že v lete okrem potreby tepla na prípravu teplej pitnej vody nemáme iný tepelný spotrebič). Prečo je to dôležité a kde sú hranice? Názorne si to môžeme ukázať na nasledovnej tabuľke, kde máme vyčíslenú potrebu tepla na vykurovanie pre rodinný dom s tepelnou stratou 10 kW a potrebu tepla na prípravu teplej pitnej vody počítanú pre dennú spotrebu teplej pitnej vody - 200 l, v jednotlivých mesiacoch roka.

Na základe danej tabuľky vidíme, že potreba tepla na vykurovanie v mesiac apríl je 1836,00 kWh a v mesiaci september 423,00 kWh.
Na základe dlhodobých meteorologických meraní a technických parametrov kolektora HERZ CS 100 F je v nasledujúcej tabuľke stanovené skutočné množstvo solárnej energie zachytenej z m2 solárneho kolektora za 1 deň (kWh/m2 x deň).

V nasledujúcej tabuľke je porovnanie množstva tepelnej energie, ktoré nám poskytne solárne zariadenia so 7 ks solárnych kolektorov CS 100 F, ktoré sme navrhli, a množstvo tepelnej energie potrebnej pre daný objekt.

V mesiaci júl nám solárny systém so 7 ks solárnych kolektorov vyrobí 2 026,76 kWh/mesiac a pritom reálne spotrebujeme na ohrev teplej pitnej vody 324,48 kWh/mesiac. Oproti tomu v mesiaci september nám solárny systém vyrobí 571,57 kWh/mesiac a potreba tepla pre objekt je 737,01 kWh/mesiac. Celkové solárne krytie energetických potrieb pre tento typ solárneho systému by sa mala pohybovať v rozpätí 30 – 45 %, v našom príklade je to hodnota 40,59 %.

Platí pravidlo, že čím je tepelná strata objektu nižšia, tým vyššie je celkové solárne krytie. Pričom hraničná hodnota tepelnej straty objektu, pri ktorej je zmysluplné uvažovať o využití solárnej energie na podporu vykurovania je cca. 10 kW. Na základe týchto faktov je veľmi žiaduci ďalší spotrebiteľ tepelnej energie ako napr. vonkajší bazén, prípadne absorpčné chaldenie, ktorý nám v čase absencie potreby tepla na vykurovanie spotrebuje prebytočnú tepelnú energiu vyrobenú solárnym systémom.