Využití sluneční energie na ohřev vody v bazénu

Sluneční energie je jedním z obnovitelných zdrojů energie a její energetický potenciál lze využívat neomezeně. Smysluplné využívání slunce je naší budoucností. Díky němu získáváme v průběhu několika minut tolik energie, kolik dokážeme spotřebovat za rok. Síla slunce je obrovská a snahou lidstva by mělo být naučit se ji správně využívat. V současnosti sice ještě v poznání, jak ji využít, zaostáváme, ale postupně si začínáme uvědomovat významný přínos sluneční energie pro sebe i budoucí generace. 

Podmínky pro využívání sluneční energie jsou u nás příznivé. Doba slunečního svitu představuje kolem 1 500 hodin ročně a roční průměrné sluneční záření je 1 000 kWh/m², proto se instalace solárních systémů na našem území vyplatí. Díky solárním systémům mohou lidé využívat tuto energii na přípravu teplé vody a podporu vytápění domácnosti. Zvyšuje se tepelná pohoda v domě, ale zároveň se snižují náklady na energii. Sluneční energie je totiž bezplatná – na rozdíl od jiných zdrojů energie. I když v současnosti používáte na vytápění a přípravu teplé vody jiný zdroj, solární systém si můžete zabezpečit kdykoliv. Navíc je vhodný do každého domu, starého i nového. Stačí ho připojit ke stávajícímu vytápěcímu zařízení nebo vytvořit nové řešení.

Vzhledem k ceně energií a předpokladu jejich neustálého narůstání byste určitě měli zvážit instalaci slunečních kolektorů do vašeho domu. Nejenže se vám podaří ušetřit, ale slunce je zároveň obnovitelným zdrojem energie. Když místo fosilních paliv využíváte tyto zdroje, snižujete množství emisí proudících do ovzduší, a tím chráníte životní prostředí. Samozřejmě, že jejich instalace není vhodná kdekoliv, ale jejich šance na výhodné využívání na ohřev vody či podporu vytápění je pro většinu domácností reálná.

Skladba solárního systému
Solární systém je zařízení, které využívá energii ze slunce a proměňuje ji v tepelnou energii. Proces přeměny slunečního záření na teplo provázejí jisté tepelné ztráty. Jejich velikost závisí nejen na materiálu, z něhož je vyroben kolektor, ale i na teplotě venkovního vzduchu. Jejich hlavní funkcí je ohřev teplé vody, podpora vytápění místností nebo i ohřev vody v bazénu.

Základním prvkem solárního systému je solární kolektor, jehož orientace by v našich podmínkách měla být na jih, případně jihozápad nebo jihovýchod pod úhlem 45°. Při umístění kolektorů však nutno brát v úvahu i konfiguraci terénu či stavby nacházející se v okolí, aby byly kolektory vystaveny dostatečnému slunečnímu záření a nikdy nebyly ve stínu. Důležitou součástí kolektorů je absorbér, který zachytává sluneční záření.

Zachycené teplo se odvádí trubkami do zásobníku, kde výměník ohřeje vodu. Součástí systému jsou kromě kolektoru zásobník teplé vody, oběhové čerpadlo a regulační technika. Úkolem zásobníků je uskladňovat teplou vodu i v době, kdy příjem energie ze slunce a odběr energie z kolektorů nebude rovnoměrný. Oběhové čerpadlo zabezpečuje pohyb teplonosné látky mezi kolektorem a zásobníkem a současně vyrovnává tlakové ztráty v potrubní síti. Obavy z hluku při práci těchto zařízení jsou neopodstatněné, protože dnešní moderní čerpadla jsou velmi tichá. Solární systém je vždy jen doplňkovým zdrojem tepla, proto je jeho nevyhnutelnou součástí i spotřebič – kotel nebo jiný zdroj tepla.

Solární systémy jako doplňkový zdroj na podporu vytápění a ohřev vody
Prostřednictvím solárních systémů není možné vytápět v pravém slova smyslu, ale jen sezónní vytápění podpořit. Solární systémy mají největší význam především v nízkoenergetických domech s roční spotřebou tepla od 30 až 50 kWh/m² za rok a v kombinaci s nízkoteplotními vytápěcími systémy. V takových domech mohou totiž lidé ušetřit až 20 až 30 % nákladů na teplo za rok.

Pozitivem solárních systémů pro člověka je jejich využití na ohřev vody. Teplá voda patří v současnosti ke standardům komfortního bydlení. Možností na její přípravu existuje několik a jednou z nich je i ohřev prostřednictvím solárních systémů. Ty dokážou zabezpečit až 60 až 70 % teplé vody pro domácnost během roku. Protože slunce nesvítí během celého roku se stejnou intenzitou, zbytek teplé vody se musí dodávat klasickým zdrojem tepla: z vytápěcího kotle na plynná, kapalná nebo tuhá paliva nebo z elektrické sítě.

Využití solárního systému na ohřev vody v bazénu
Jak již bylo řečeno, solární systém neslouží jen k ohřevu teplé vody a podpoře vytápění, ale i k ohřevu vody v bazénech. Velikost použitých kolektorů závisí na typu bazénu. V případě venkovních nekrytých bazénů je nutno instalovat kolektory, jejichž plocha absorbéru se rovná 70 až 100 % povrchu bazénu a u bazénů se zakrytím by měla být plocha absorbéru 50 až 70 % povrchu bazénu. U interiérových bazénů, které nemají přímý zisk ze sluneční energie, by se plocha kolektorů měla rovnat 80 až 100 % plochy hladiny.

Na ohřev vody v bazénu lze použít složitější solární systémy nebo jednoduché solární absorbéry. Složitější systémy pro interiérové a velké exteriérové bazény mají dva okruhy. V uzavřeném okruhu proudí teplonosná kapalina ohřívaná kolektory. V sekundárním okruhu proudí voda bazénu, kterou prostřednictvím výměníku tepla vyhřívá teplonosná kapalina v primárním solárním okruhu. Tento solární systém dokáže teplotu vody v bazénu zvýšit o 4 až 7 °C v porovnání s nevyhřívaným. Výhodou je možnost kombinování systému se solárním systémem na ohřev vody či podporu vytápění.

Jednoduché solární absorbéry se instalují v jednookruhovém solárním systému a uplatňují se hlavně v nekrytém bazénu, který se využívá sezónně. Voda v nich prostřednictvím čerpadla cirkuluje přes solární absorbér bez zapojení výměníku tepla. Zde se voda zahřeje a vrací se zpět do bazénu. Nejpoužívanějším typem jsou plastové absorbéry. Díky nízkým pracovním teplotám je lze umístit na střechách s mírným sklonem. Musí se však dát pozor na příchod prvních mrazů. Plastové absorbéry nejsou totiž plněny nemrznoucí směsí, ale přímo bazénovou vodou. Po ukončení sezóny je tedy nutné kolektory vyprázdnit a připravit na zimu.

Možnosti využití v průběhu roku
Využívání solárního systému na ohřev vody v domácnosti i v bazénu se v jednotlivých ročních obdobích liší. V období od května do září, kdy je u nás nejvíce slunečního svitu, solární systémy plně pokrývají spotřebu teplé vody. Přebytky tepla přitom můžeme využít na ohřev vody v bazénu. V přechodné části vytápěcího období se samozřejmě solární systémy na ohřev vody v bazénu nevyužívají, protože sezóna koupání v našich podmínkách v tomto období končí. V ostatních měsících se solární systém využívá především jako podpora vytápění. Právě z tohoto důvodu se do potrubí, které je součástí kolektorového okruhu, dává nemrznoucí kapalina. 

Solární systém je efektivní 
Koupě solárního systému je výhodná. I když počáteční vložené finanční prostředky do solárního systému jsou poměrně vysoké, jejich návratnost se projeví už v průběhu několika let. Když se i zpočátku rozhodnete, že solární systém do domu nepotřebujete nebo nechcete, myslete na budoucnost. Možná za několik let zjistíte, že přitápět či ohřívat vodu sluneční energií se vyplatí. Ponechejte si proto na střeše místo na kolektory, místo na zásobník v kotelně či prostor na instalaci solárních rozvodů do stěn vašeho domu. Při hodnocení solárního systému však není nejpodstatnější finanční, ale energetická návratnost, tedy doba, za kterou kolektor vyprodukuje takové množství energie, jaké potřebuje na jeho výrobu. U nás je energetická návratnost kolem tří let. Kromě toho tento systém prodlužuje životnost kotle více než dvojnásobně, čímž opět můžete ušetřit.

Solární systém pro jeden rodinný dům stojí 60 tisíc až 120 tisíc Kč. Cenu systému ovlivňuje především daný materiál i zhotovení zásobníku na ohřev vody či počet kolektorů. Nezanedbatelnou roli sehrává i to, zda budete solární zařízení používat jen na ohřev vody nebo i na podporu vytápění. Mimořádných ekonomických ukazatelů dosahují hlavně solární systémy na ohřev vody bazénů. Všeobecně můžeme u systému se životností 30 let mluvit o návratnosti investovaných peněz v průběhu 8 až 20 let. Jediné náklady na další jeho provoz představuje napájení malého oběhového čerpadla s příkonem od 45 do 90 W – to však nespotřebuje více elektrické energie než obyčejná žárovka. Kromě toho byste měli každých pět až šest let vyměnit teplonosnou kapalinu, což vás vyjde asi na 3000 Kč.

Správné dimenzování solárního systému je klíčové Aby byl ohřev vody efektivní, musí se solární systém správně dimenzovat, tedy správně vypočítat parametry navrženého solárního systému. V prvé řadě je nutno vypracovat podrobnou energetickou bilanci, která musí zohlednit jednak energetické potřeby daného objektu, jednak zisky tepelné energie z kolektorů. Při instalaci solárního systému na ohřev vody vám odborník vypočítá, kolik kolektorů potřebujete, určí velikost zásobníku a také roční energetický zisk. Na jednu osobu se počítá 1,5 až 2 m2 plochy kolektoru. Pokud je však váš systém nevhodně orientován nebo ho kromě ohřívání teplé vody používáte i na podporu vytápění či ohřev vody v bazénu, velikost plochy použitých kolektorů se zvětšuje. Dimenzování solárního systému na ohřev vody v bazénu závisí na ploše a objemu bazénu a samozřejmě na tom, zda je bazén venkovní nebo interiérový. Při ohřevu venkovních bazénů v kombinaci s přípravou teplé vody by kolektory měly tvořit 70 až 100 % plochy bazénu bez zakrývání hladiny a 50 až 70 % se zakrýváním hladiny. Přikrytí bazénu během nočních hodin a v případě nepříznivého počasí eliminuje tepelné ztráty, proto byste ho neměli podceňovat. Kryté bazény potřebují i v létě značný přísun tepelné energie, protože na hladinu nedopadají sluneční paprsky tak jako v případě otevřených bazénů. Pro bazény s transparentním krytem platí, že kolektory se využívají hlavně v přechodném a zimním období. V létě totiž skleněné kryty sluneční paprsky přitahují a bazény se musejí spíše větrat než přitápět.

 
Silvia Neuročná ve spolupráci se společností Vaillant
Foto: thermo|solar, Vaillant