OZE

Solární energie

2010-01-18T09:22:15Z

Solární soustavy v panelových domech

Využití sluneční energie pro přípravu teplé vody v panelových domech je na jedné straně energeticky výhodné vzhledem k celoročně zajištěnému a relativně rovnoměrnému odběru tepla (např. oproti vytápění), na straně druhé musí respektovat daný typ domu, konstrukční soustavu, dispoziční podmínky nejen pro umístění solárních kolektorů, ale také solárních zásobníků, vlastní systém přípravy teplé vody případně zdroj tepla (plyn, elektřina, CZT), který je v dané lokalitě k dispozici. Vlastnímu rozhodnutí o instalaci solární soustavy by proto měla předcházet studie proveditelnosti, která posoudí možnosti realizace a varianty návrhu, ekonomiku instalace a vyhodnotí související rizika.

Energetické parametry solárních soustav

Základem návrhu a hodnocení solárních soustav pro přípravu teplé vody je správně stanovená vlastní spotřeba tepla, kterou má solární soustava pokrýt, a skutečně využité tepelné zisky solární soustavy. Určení reálných přínosů solární soustavy slouží jako podklad k energetickému (úspora energie), ekologickému (úspora emisí) a ekonomickému (návratnost) hodnocení solárních tepelných soustav.

Provozní účinnost solární soustavy

Vzhledem k nestejným klimatickým podmínkám a různým úrovním dopadající sluneční energie se bude v různých lokalitách a v různých letech hodnota využitých tepelných zisků solární soustavy lišit. Vztažením využitelných tepelných zisků ke sluneční energii dopadlé v místě instalace na plochu kolektorů se stanoví celková účinnost solární soustavy

Účinnost solární soustavy charakterizuje energetickou kvalitu solární tepelné soustavy bez ohledu na klimatické podmínky. Účinnost soustavy je závislá jak na kvalitě použitých prvků (kolektor, zásobník, výměník, tepelné izolace, regulace, hydraulické zapojení) tak na dimenzování plochy kolektorů vůči potřebě tepla.

Spotřeba pomocné energie soustavy

Pro stanovení celkové energetické bilance solární soustavy je vhodné hodnotit také spotřebu pomocné elektrické energie na provoz solární soustavy (spotřeba oběhových čerpadel, pohonů, regulace, aj.). Zatímco u samotížných solárních soustav je spotřeba pomocné energie nulová, u solárních soustav s nuceným oběhem je zapotřebí dodat elektrickou energii na pohon, případně regulaci. Pomocná elektrická energie je důležitá pro vyhodnocení reálných přínosů solární soustavy s ohledem na vyjádření skutečných úspor primární energie a emisí CO₂.

Návrh plochy solárních kolektorů

Předpoklady pro úspěšnou technickou realizaci solárních soustav v panelových domech zahrnují kvalitní analýzu provozních podmínek (doba provozu, spotřebitelská náročnost, životní styl obyvatel, roční profil spotřeby, atd.), možnosti umístění solárních kolektorů s ohledem na architektonickou koncepci domu a okolí, a dále prostorových nároků na související technologii (zásobník, rozvody).

U návrhu solárních soustav pro přípravu teplé vody v panelových bytových domech je zásadní omezující podmínkou skutečnost, že v letním období není k dispozici žádný „spotřebič tepla“ pro využití letních zisků. Dimenzování solární soustavy je tak omezeno plochou kolektorů pro krytí letní potřeby teplé vody. Předimenzované solární soustavy v panelových domech mohou vést k provozním problémům spojeným v letním období se stagnací (var teplonosné látky ve velké ploše kolektorů, pronikání přehřáté páry do rozvodů, nebezpečí poškození i prvků vzdálených od kolektorového pole) a ke snížení měrných ročních využitých tepelných zisků solární soustavy, které jsou u bytových domů obecně více zohledňovány z důvodu sledování ekonomických parametrů instalace.

Na Obrázek 1 je znázorněna bilance solární soustavy pro přípravu teplé vody s různým pokrytím potřeby tepla. Z grafu je patrné, jak vlivem předimenzované plochy rostou významně letní nevyužitelné přebytky, zatímco odpovídající pokrytí již významně neroste.

Obrázek 1: Průběh teoreticky využitelných tepelných zisků a skutečně využitých zisků solární soustavy pro přípravu teplé vody při různém solárním pokrytí (orientační příklad).

Energetické přínosy soustavy – využité solární zisky

Zhodnocení solární soustavy z hlediska jejích energetických přínosů lze provést různým způsobem:

provozním měřením;
počítačovou simulací;
zjednodušeným výpočtem.

Umístění solární soustavy na panelovém domě

Nejjednodušší zapojení solární soustavy pro přípravu TV je soustava s kolektory umístěnými na střeše s jedním centrálním stratifikačním zásobníkem. Solární okruh je zapojen přes deskový výměník do centrálního tlakového zásobníku, stejně jako dodatkový zdroj tepla pro doohřev vody v horní části zásobníku.

Obrázek 2: Realizace solárních kolektorů. Bytové družstvo Orlová.

Další možností, kam umístit solární soustavu na panelovém domě je zábradlí balkonů a lodžií jednotlivých bytů, je to opět soustava s jedním centrálním stratifikačním zásobníkem. Solární okruh je zapojen přes deskový výměník do centrálního tlakového zásobníku, stejně jako dodatkový zdroj tepla pro doohřev vody v horní části zásobníku.

Obrázek 3: Realizace solární soustavy na lodžiích panelového domu. Zelený pruh

Kapitolu zpracoval pro VaV Ing. Tomáš Matuška, PhD., doplnil Miroslav Purkert.

-Telefonická konzultace s panem Kalinou - Reguluj

-http://www.scmbd.cz/priklad-navrhu-solarniho-systemu-pro-pripravu-teple-vody-v

-Analýza pana Kaliny na tzb-info

{SHORTLINKS:11}

Instalace fotovoltaické elektrárny

2010-01-18T09:08:23Z

Získávání elektrické energie přímo ze slunečního záření je z hlediska životního prostředí čistý a šetrný způsob její výroby. V případě ČR je větší využití sluneční energie zatím na počátku svého rozvoje. V průběhu poslední dekády minulého století se v ČR omezilo na ostrovní systémy pro nezávislé napájení objektů a zařízení v lokalitách bez připojení na rozvodnou síť. S ohledem na orientaci a stavební řešení skýtají panelové domy řadu možností instalace fotovoltaických panelů. Mezi něž patří instalace fotovoltaických panelů na plochou střechu objektu, instalace na štítovou stěnu objektu, instalace na zábradlí balkonů, nebo lodžií, nebo je možno použít fotovoltaické panely jako markýzy a tím omezit přehřívání bytů v letním období. Každá z výše uvedených možností umístění fotovoltaických panelů má oproti jiným své silné a slabé stránky. Na celkovou efektivitu získávání elektrické energie ze slunce má dále vliv lokalita a klimatické podmínky v místě provedení fotovoltaické elektrárny. Fotovoltaické panely také získávají energii pouze přes den.

Instalace fotovoltaických panelů na střechu

Fotovoltaické panely jsou často umísťovány na pevné konstrukci s daným sklonem a orientací ke světovým stranám. Výhodou je nižší cena nosné konstrukce, nevýhodou nižší energetický přínos. Pro celoroční provoz je nejlepší sklon 35° (±10°). Při instalaci panelů je nutno zvážit i statické působení na konstrukci střechy.

Obrázek 1: Fotovoltaické panely na ploché střeše. Zdroj: www.solartec.cz

Instalace fotovoltaických panelů na střechu ve formě krytiny thin – film

Stávající krytinu (hydroizolaci) plochých střech lze nahradit speciální krytinou, v níž je integrovaný pás (pásy) fotovotaiky z amorfního tenkovrstvého křemíku (thin-film).

Základem systému je hydroizolační fólie na bázi EVA/PVC. Solární modul je navařen na horním povrchu fólie a tvoří s ní jeden celek. Jednotlivé moduly jsou spojeny vodiči, které probíhají na střeše pod spodní stranou fólie a jsou svedeny pod střešní konstrukci do sběrné sítě. Pásy je nutno instalovat vcelku. Nelze je tedy použít na střechu, kde jsou časté větrací otvory, komínky, dešťové vpustě a další prvky. Okraje střechy, prostupy vzduchotechniky, komíny, lávky apod. se řeší speciálními tvarovkami, se svařovanými spoji. Amorfní tenkovrstvé fotovoltaické moduly mají asi poloviční teplotní koeficient fotoelektrického napětí a fungují tedy mnohem lépe na rozpálených střechách domů oproti krystalickým křemíkovým článkům. Současně mají také nižší účinnost ( cca 5%). Orientačně lze uvažovat s plochou 25 až 50 m2/kWp podle typu krytiny. Oproti předchozí variantě panely nezatěžují konstrukci střechy, je zde ovšem riziko poškození krytiny při pohybu na střeše. Fotovoltaická krytina má navíc zvýšené nároky na čištění od prachu, sněhu, resp. spadaného listí.

Obrázek 2: Instalace fotovoltaické krytiny thin - film

Fotovoltaické panely na zábradlí lodžií a balkonů

Instalace fotovoltaiky na balkónu je především zajímavé architektonické řešení skýtající zajímavé oživení fádní fasády panelového domu. Výhodou tohoto umístění je relativně snadná montáž. Nevýhodou je nevhodný sklon, svisle umístěné panely mají cca o 30% nižší energetický výnos oproti panelům se sklonem 35°až 50° umístěným na střeše. Jiným omezením je pochopitelně orientace domu, v ČR se nejčastěji setkáme s orientací balkónu na východ a západ. Zde je opět nutno počítat s poklesem produkce, o 15 až 20% oproti svislé ploše orientované přímo na jih. Výhodou je poměrně dobré ochlazování panelů. Je zde ovšem i vyšší riziko poškození panelů uživateli balkónů.

Obrázek 3: Umístění fotovoltaických panelů na zábradlí.

Fotovoltaické markýzy

U oken s jižní orientací jsou letní solární zisky obvykle vnímány jako nepříjemné, teplota v bytě roste. Instalace markýzy může zvýšit komfort bydlení a zároveň vzroste atraktivnost vzhledu domu. Zajímavým řešením je v tomto případě fotovoltaika integrovaná do skla.

Výhodou v tomto případě je strmější sklon fotovolatiky. Případná odchylka budovy od jižního směru nemusí být závažným nedostatkem, snížení produkce při orientaci JV, JZ se dá čekat asi o 5 % nižší než při orientaci přímo na jih. U budov s orientací více na východ či západ není stínění markýzou už tak efektivní.

Obrázek 4: Fotovoltaické markýzy

Fotovoltaické panely na štítech

Fotovoltaické panely mohou tvořit vnější plášť zateplení s odvětranou mezerou. U panelových domů by šlo typicky o štítové stěny orientované na jih, kde nejsou žádná okna nebo jen jedno okno na patro. Nevýhodou je, že nosná konstrukce PVE musí být důkladně kotvena do panelu, takže v zateplení vzniká tepelný most. Důležité je zajistit důkladné odvětrání zadní strany panelů, protože to je jediný způsob jak panely ochlazovat. Je známo, že v takovýchto aplikacích je teplota panelů vyšší než u jiných aplikací, což zhoršuje jejich účinnost. Další výraznou nevýhodou je skutečnost, že i při jižní orientaci stěny je energetický zisk svisle umístěné fotovoltaiky cca o 30 % nižší než při sklonu 35° až 45°. V nižších patrech domu je třeba brát zřetel na stínění sousedními objekty, popř. stromy. Výhodou je naopak reprezentativní vzhled fasády domu.

Obrázek 5: Aplikace fotovoltaických panelů na štítovou fasádu.

Zdroje:

- Předešlé výpočty ekoWatt

- Osobní konzultace – Petr Kalčev, EkoWatt

{SHORTLINKS:11}