Výpočet solární tepelné energie: Důležité informace | Viessmann A-Z

Není nic lepšího než dobré plánování, a to platí zejména při výpočtu solárního termického systému. Je třeba si předem vyjasnit řadu aspektů. Doporučuje se ujasnit si několik základních bodů, abyste si mohli spočítat velikost a provedení solárního termického systému, který vyhovuje vašim potřebám.

Jak fungují solární tepelné systémy?

Stahování a informace

• Solární termální systém Vitosol (pdf 1 MB)
• Solární termální systém
• Sluneční soustava
• Ploché kolektory
• Trubkové kolektory

Výpočet velikosti a designu

Solární termický systém můžete instalovat s plochými deskovými nebo trubkovými kolektory. Vakuové trubicové kolektory se obvykle používají tam, kde je méně dostupného střešního prostoru. Jsou účinnější než ploché kolektory a mají obzvláště dobrou tepelnou izolaci díky vakuu.

Ke zvážení je i další aspekt: ​​chcete ohřívat pouze teplou užitkovou vodu nebo také ulevit topnému systému? Ať už se rozhodnete jakkoli, zbytek systému je třeba podle toho vybrat. Pokud bude systém sloužit pouze k ohřevu teplé užitkové vody, je skutečně nutné uvažovat o zásobníku teplé vody. To zase ovlivňuje plochu kolektorů a také otázku, jakou velikost by měl válec mít, což nakonec závisí na počtu lidí žijících v domě. V každém případě je nutné jednotlivé rámcové podmínky projednat s obchodním partnerem Viessmann a zahrnout je do kalkulace. Mezi klíčové body patří:

• počet lidí v rodině
• Velikost obytného prostoru
• Typ sběratelů
• Dotační podmínky
• Nutné krytí
• Teplá užitková voda nebo záložní ústřední topení (rodinný dům)?
• V rodinném domě = energetický stav budovy + potřeba tepla
• Izolace

Rozměry a provedení pro ohřev TUV

Jako vodítko pro ohřev TUV lze použít následující přehled rozměrů:

Obyvatelé	Potřeba TUV za den (60 °C) vl	Objem válce vl	Sběrač, množství Vitosol-FM/-F	Sběratel, oblast Vitosol-TM
2	60	250/300	2 x SV / 2 x SH	1 x 3 m²
3	90	250/300	2 x SV / 2 x SH	1 x 3 m²
4	120	250/300	2 x SV / 2 x SH	1 x 3 m²
5	150	300/400	2 x SV / 2 x SH	1 x 3 m², 1 x 1,5 m²
6	180	400	3 x SV / 3 x SH	1 x 3 m², 1 x 1,5 m²
8	240	500	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m²
10	300	500	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m²
12	360	500	5 x SV / 5 x SH	2 x 3 m², 1 x 1,5 m²
15	450	500	6 x SV / 6 x SH	3 x 3 m²

Konstrukční předpoklady:
Spotřeba 30 litrů na osobu při 60 °C. Pokud je spotřeba na hlavu výrazně vyšší, měl by být výběr proveden v litrech za den.

Standardní hodnota

Čtyřčlenná rodina potřebuje k ohřevu teplé užitkové vody kolektorovou plochu přibližně pět metrů čtverečních (m²) a zásobník teplé vody o objemu přibližně 300 litrů.

Rozměry a provedení pro záložní ústřední topení

Následující přehled dimenzování lze použít jako vodítko pro záložní ústřední vytápění:

Obyvatelé	Potřeba TUV za den (60 °C) vl	Objem akumulačního zásobníku vl	Sběrač, množství Vitosol-FM/-F	Sběratel, oblast Vitosol-TM
2	60	750	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m²
3	90	750	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m²
4	120	750/900	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m²
5	150	750/900	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m², 1 x 1,5 m²
6	180	750/900	4 x SV / 4 x SH	2 x 3 m², 1 x 1,5 m²
7	210	950	6 x SV / 6 x SH	3 x 3 m²
8	240	950	6 x SV / 6 x SH	3 x 3 m²

Standardní hodnota

Čtyřčlenná rodina obvykle vyžaduje kolektorovou plochu 10–12 metrů čtverečních (m²) a objem válce 60–80 litrů na m² pro záložní ústřední topení.

Odborné poradenství v oblasti tepelných čerpadel

Získejte bezplatné, personalizované poradenství ohledně našich tepelných čerpadel od našich kvalifikovaných prodejních partnerů!

FAQ – Často kladené otázky o výpočtech solárních tepelných systémů

Je solární systém vhodný pro každého? Jaké požadavky musí být splněny? A vyžaduje solární termální systém roční údržbu? V této sekci odpovídáme na nejdůležitější otázky týkající se solárních termických systémů. Kromě toho vysvětlujeme některé odborné termíny, které se týkají solárních termických systémů a které je třeba předem zohlednit při výpočtu systému.

Je vhodná nějaká střecha?

Pro instalaci solárního termického systému je v zásadě vhodná každá střecha. Sklon a orientace střechy však musí být správný. Střešní plocha orientovaná na jih je dobrým základem a měla by být chráněna před stínem. Drobné ztráty v ranních nebo večerních hodinách v důsledku nízké polohy slunce lze tolerovat. Jinak je montáž možná na ploché i šikmé střechy. Solární termální systém Viessmann lze instalovat přímo na fasádu budovy.

Potřebuji povolení ke stavbě solárního systému?

Tyto systémy zpravidla nevyžadují zvláštní povolení. Výjimkou jsou budovy zařazené do registru a budovy v oblastech, kde platí předpisy na ochranu životního prostředí. Pokud si nejste jisti, kontaktujte příslušný úřad, než podniknete jakékoli kroky.

Fungují solární systémy i v zimě?

Solární kolektory sbírají energii pokaždé, když na jejich povrch dopadne sluneční světlo. V zimě je třeba pamatovat pouze na to, že slunce je níže na obzoru. Kromě toho je počet hodin slunečního svitu obvykle také menší. To je třeba vždy vzít v úvahu před instalací solárního systému. Solární kolektory Viessmann nabízejí několik možností instalace. V případě nepříznivého umístění střechy může být řešením instalace na fasádu. V tomto případě by však místo instalace mělo být zvoleno jako ta část fasády, na kterou během dne dopadá největší množství slunečního záření. V zásadě lze sklon kolektorů, stejně jako velikost jejich plochy, upravit tak, že i v zimě je dosahováno poměrně vysoké produktivity. Využití solární tepelné energie jako jediného topného systému v zimě však není v Německu možné. Je nutné použít doplňkový systém, např. kondenzační kotel.

Potřebuji servis solárního systému?

Náročnost údržby solárního tepelného systému je ve srovnání s jinými topnými systémy nízká. Doporučuje se však každoroční kontrola. Při kontrole se kontrolují parametry jako tlak v systému a čerpadla. Kromě toho by měla být každé tři až pět let provedena vizuální kontrola hlavních součástí. Při této kontrole zhotovitel zkontroluje nejen rozdělovače, ale i všechna ostatní potrubí, armatury a další komponenty.

Je nutné solární systém větrat?

Při každém naplnění topného systému je do kolektorového okruhu přiváděn vzduch. Tento vzduch je z velké části vytlačen chladicí kapalinou. Malá část zůstává a nachází se v samotné chladicí kapalině, ale uvolňuje se pouze při vyšších teplotách. Vzduch v kolektorovém okruhu způsobuje hluk a může výrazně ovlivnit správné proudění solárními kolektory. Na rozdíl od jiných topných systémů není možné uvolnit vzduch v nejvyšším bodě systému (tj. v rozdělovači), když je v provozu. K tomuto účelu se používají vzduchové ventily, které se otevírají nebo zavírají ručně nebo automaticky. V ideálním případě by měly být umístěny v proudu a před vstupem do válce.

Hrozí v létě přehřátí solárního systému?

Během slunečných měsíců roku se může vyrovnávací kapacita solárního termického systému nasytit natolik, že již nebude moci absorbovat teplo z kolektorů. Nabídka převyšuje poptávku. Pokud to však řídící jednotka rozpozná, solární okruh včas přeruší. Tepelná stagnace je normální provozní proces v solárním termickém systému – solární kapalina se začíná odpařovat při teplotě kolem 140-150 stupňů Celsia. Tlak v systému stále roste v důsledku nárůstu objemu a kapalina z rozdělovače je vytlačována do membránové expanzní nádrže (DEV). V kolektorech zbývá málo kapaliny nebo žádná. Znovu se naplní až při poklesu teploty. V důsledku kondenzace solární kapaliny tlak v systému opět klesne a kapalina dočasně uložená v DEV vytéká zpět. Pokud je potřeba teplo, solární systém se znovu spustí. Je důležité, aby solární systém byl navržen pro stagnaci a byl pravidelně udržován. To vám umožní zkontrolovat stav kapaliny v rozdělovači, protože může být ovlivněn procesem.

Co je globální záření?

Pokud jde o solární energii, je zajímavá otázka, jak velká část slunečního záření je skutečně reálně využitelná. Z 1367 W/m² absolutního záření (sluneční konstanta) dopadá na Zemi prostřednictvím zemské atmosféry maximum asi 1000 W/m². Část záření, která dopadá na Zemi, když je jasná obloha, se nazývá přímé záření. Když sluneční světlo prochází mraky, je rozptýleno a nazývá se difuzní záření. Součet difúzního a přímého záření se nazývá globální záření.

Co je solární nátěr?

Sluneční zisk popisuje vztah mezi energií potřebnou k výrobě tepla a užitečným solárním teplem. Čím vyšší je solární pokrytí, tím méně energie musí poskytnout tradiční systém. Základem pro výpočet solárního pokrytí je vždy množství tepla poskytnutého příslušnými zdroji tepla za rok (a nikoli jejich výkon).

Jak efektivní je solární tepelná energie?

Účinnost charakterizuje poměr ozářené energie k užitečnému slunečnímu teplu. Vysoké teploty a dlouhá období nečinnosti snižují účinnost. Účinnost přímo ovlivňuje konkrétní výkon kolektorového systému. Určuje, kolik užitečného tepla může solární termální systém vyrobit za rok na každý čtvereční metr plochy kolektoru. Zpravidla platí, že čím vyšší je měrná produktivita, tím vyšší je účinnost systému.

Dotazy k instalaci solárního tepelného systému

Instalace solárního systému je složitý úkol a měla by být vždy provedena odbornou firmou. Je však užitečné znát kroky instalace, jaké komponenty hrají roli a na co byste si jako majitel systému měli dát ve fázi instalace pozor. Obecným pravidlem je, že byste si měli promluvit se svým instalatérem solárního systému a vyjasnit si s ním všechny otevřené otázky.

Jak se instaluje nebo montuje solární termální systém?

Zhruba lze říci, že můžeme rozlišit čtyři fáze, které specializovaná firma realizuje:

1. Montáž kolektorů: U šikmých střech se to provádí montáží na střechu pomocí střešních háků. Na plochých střechách a jiných plochách je nutná speciální spodní konstrukce, na kterou se kolektory instalují.
2. Instalace akumulační nádrže: Při umístění akumulační nádrže je nutné zohlednit potřebnou plochu (rozměry základny a sklopení), dále hmotnost a nejkratší trasy připojení, aby byly zachovány nízké tepelné ztráty.
3. Uzavření solárního okruhu: Napájecí a vratné potrubí solárního okruhu je připojeno a všechna připojení jsou provedena. Okruh solárního panelu je propláchnut a testován na těsnost před naplněním okruhu.
4. Uvedení do provozu: Mimo jiné je instalován řídicí systém, solární regulátor a teplotní čidla. Kromě toho jsou instalovány všechny armatury a jsou provedeny přípojky k teplovodnímu systému a/nebo záložnímu ústřednímu vytápění.

Před předáním přejímacího listu Vás solární technik poučí o obsluze systému.

Lze solární termální systém instalovat na šikmou střechu?

Ano. Zde solární montér používá výškově nastavitelné střešní háky pro vyrovnání nerovností. Mohou být vyžadovány další přípravné práce. To s vámi ale specialista probere předem.

Mohu si solární systém nainstalovat sám?

To se nedoporučuje. Jak již bylo ukázáno, instalace je složitá a zejména napojení na systém přípravy teplé vody a topný okruh vyžaduje zkušenosti instalatéra. Možná však budete chtít předem projednat se svou odbornou firmou, zda již nyní můžete provést přípravné práce na střeše. Nejednat však ukvapeně. Vaše odborná firma vám ráda poradí, co lze dělat, pokud máte potřebné technické dovednosti. Solární termální systém byste však neměli sami připojovat ani instalovat.

Solární tepelné systémy – další informace

Jak funguje solární tepelná energie

Se solárními termálními systémy můžete využít volnou energii slunce ve svém vlastním domě. To snižuje náklady na vytápění a chrání životní prostředí. Poskytujeme informace o návrhu a provozu solárních termických systémů.

Solární kolektory jsou základem solární tepelné energie

Solární kolektory Viessmann přeměňují sluneční energii na užitečné teplo pro zásobování teplou užitkovou vodou nebo podporu ústředního vytápění. Zjistěte, jak proces funguje zde

Vakuové trubicové kolektory: ohřev TUV a podpora ústředního vytápění

S vakuovými trubicovými kolektory Viessmann můžete snadno využívat bezplatnou solární energii pro maximální komfort TUV a také pro podporu vytápění.

Ploché kolektory pro obytné, komerční a místní vládní budovy

S plochými kolektory Vitosol lze zdarma využívat sluneční energii k vytápění a ohřevu užitkové vody. Zjistěte více o designu, funkci a inteligentní absorpční vrstvě ThermProtect.

Další návody a tipy Viessmann

Alternativy k olejovému vytápění

Chcete se stát méně závislými na fosilních palivech, snížit emise CO2 a zároveň ušetřit za vytápění? Náš průvodce vám řekne, které alternativy k olejovému vytápění vám to umožňují.

V jakých případech je vhodné použít tepelnou elektrárnu?

Aby bylo použití modulu KU ekonomicky výhodné, musí zařízení pracovat nepřetržitě co nejdéle. Přečtěte si zde, abyste zjistili, proč to dává smysl.

Modernizace solární tepelné energie a snížení spotřeby energie

Převést solární panel a ušetřit za vytápění? S komponenty Viessmann a přesně sladěným designem to není problém. Zjistěte více o technologii, požadavcích a financování.

Solární kolektory pro ohřev vody jsou nejběžnějším a cenově nejvýhodnějším způsobem využití sluneční energie. Je to dáno tím, že největší účinnost má přímá přeměna sluneční energie na tepelnou energii, zatímco spotřeba teplé vody je stabilní po celý kalendářní rok.

Jak zjistit denní spotřebu teplé vody

Denní potřebu teplé vody lze přibližně odhadnout na základě spotřeby vody hlavních sanitárních zařízení na použití (viz obrázek níže).

Typické hodnoty spotřeby TUV pro domácí spotřebiče na použití

Znáte-li zvyky členů rodiny, je snadné vypočítat denní spotřebu pro každého
uživatele a pro celou rodinu. Typická spotřeba teplé vody na jednu osobu v Evropě
se rovná 50–70 litrům teplé vody denně za předpokladu, že průměrná teplota teplé vody
voda má 45°C. Vzhledem k tomu, že na Ukrajině nešetří horkou vodou mnoho spotřebitelů, může být spotřeba vody vyšší.

Ohřev takového množství teplé užitkové vody vyžaduje značné náklady
tepelná energie, s přihlédnutím ke ztrátám tepla v potrubí při recirkulaci, je min
3,65 kWh/den na uživatele. Měsíčně bude potřeba více než 109 kWh energie. A pro 4člennou rodinu – 435 kWh měsíčně.

Jak vybrat počet solárních kolektorů pro ohřev vody

Účinnost systému určují dva parametry: procento pokrytí (náhrady) potřebného tepla ze solárních kolektorů a účinnost solárního systému. Pro zajištění této rovnováhy je nutné provést výpočty na základě nejslunnějšího letního měsíce v roce.

Průměrné roční sluneční záření v kWh/m² vodorovné plochy za rok a příkon sluneční energie na 1 m² plochy kolektorů instalovaných pod úhlem 45° a orientovaných jižním směrem pro každou konvenční zónu.

Pro zjednodušení výpočtu požadované plochy solárních kolektorů pro ohřev vody použijte následující vzorec:

S = Q/n*ƞKde

• Q – požadované množství tepla za měsíc, kWh/měsíc;
• N je průměrné množství dodaného tepla na 1 m2 plochy solárních kolektorů v nejslunečnějším měsíci, kWh/měsíc;
• ƞ – průměrná účinnost solárního systému (obvykle v rozmezí 0,5–0,6).

Za předpokladu průměrné spotřeby teplé vody 70 litrů za den v závislosti na regionu, kde je solární systém instalován, potřebujete k ohřevu vody na osobu od 1 do 1,5 m2 užitné plochy solárních kolektorů.

Možnost využití solární energie se časově nekryje se spotřebou teplé vody. Spotřeba je zpravidla na maximu ráno a večer a solární energie je v tuto dobu nedostatečná. Proto solární ohřívač vody plní funkci akumulace tepelné energie pro zajištění teplé vody v době, kdy sluneční energie nestačí.

Příklad výpočtu solárních kolektorů pro ohřev vody

Jako příklad si spočítejme průměrnou roční produktivitu solárních kolektorů pro zásobování teplou užitkovou vodou v soukromém domě. Údaje pro výpočet: Spotřeba TUV pro rodinu 3 osob je 210 l při teplotě 45 °C. Recirkulační linka 20 m, otevřeno 8 hodin/den. Místo instalace – Kyjev. Kolektory jsou umístěny pod úhlem 45° a jsou orientovány striktně na jih. Například v modelovacím prostředí bereme solární kolektory TM Vaillant VFK 145 s 2,35 m² užitné plochy. Objem bateriové nádrže je 250 litrů.

Příklad výpočtu výkonu solárních kolektorů pro ohřev vody

Pro dané parametry dokáže zajistit v průměru 60 % potřeby teplé vody ročně. V létě je systém schopen zajistit 100% teplou vodu.

Pro srovnání spočítejme solární systém se stejnými parametry, ale přidáme další solární kolektor.

Příklad výpočtu s velkým počtem solárních kolektorů

S tímto výpočtem bude předpokládané procento pokrytí sluneční soustavou v průměru 71 %. V létě se však očekává vysoký převis nabídky energie, který by mohl vést k časté stagnaci. S dalším nárůstem počtu kolektorů se procento pokrytí mírně zvyšuje a účinnost solárního systému klesá. Je to dáno tím, že ohřívač vody a chladivo v solárních kolektorech pracují při vyšších teplotách, a proto se zvyšují tepelné ztráty.

Závislost procenta pokrytí na počtu solárních kolektorů

Optimální procento pokrytí pro solární instalace teplé vody se tedy doporučuje mezi 60–70 %.

Objekty s vysokou spotřebou TUV

Pro spotřebitele s velkým objemem spotřeby teplé vody, jako jsou hotely, restaurace, školy atd. Spotřeba TUV se může lišit. Níže uvedená tabulka ukazuje typické průměrné hodnoty průtoku teplé vody a teploty pro různé skupiny spotřebitelů.

V podmínkách ukrajinského klimatu a slunečního záření dokáže 1 m2 solárního kolektoru v létě vyprodukovat v průměru až 3,6 kWh/den. Na základě toho by se pro optimální poměr účinnosti a procenta výměny měly solární kolektory na ohřev vody vybírat podle poměru 1 m² kolektoru na každých 60-80 litrů vody.

Uvažujme příklad použití solárních kolektorů k ohřevu vody. Spotřeba TUV pro hotel s 10 dvoulůžkovými pokoji. Každý pokoj má sprchu.

Průměrná spotřeba teplé vody je 100 l/(host x den). Recirkulační vedení 60 m, provoz 8 hodin/den. Místo instalace – Odessa. Kolektory jsou umístěny pod úhlem 45° a jsou orientovány striktně na jih. Celková spotřeba vody je v průměru 2000 litrů za den o teplotě 45 °C.

Příklad použití helisystému k zajištění teplé vody v hotelu

Dle doporučení vybíráme 12 solárních kolektorů Vaillant VFK. Bateriová nádrž má objem 2000 litrů, na základě požadavku minimálně 50 litrů objemu ohřívače vody na každý m² užitné plochy solárního kolektoru a denní spotřebu teplé vody. Toto uspořádání systému dokáže ušetřit až 65 % tradičních energetických zdrojů ročně díky solární energii.

Příklad využití solárního systému k zajištění sezónní teplé vody pro hotel

Pokud hotel stejné velikosti funguje pouze během prázdnin, může procento pokrytí dosahovat až 97 %. A teplo, které vzniká po zbytek roku, lze využít k částečné údržbě hotelového topného systému.

Sergey Marinets

Autor je inženýr v oblasti obnovitelných zdrojů energie.