Solární vytápění

doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., ČVUT v Praze, Univerzitní centrum energeticky efektivních budov

Se snižováním potřeby tepla na vytápění budov (nízkoenergetické domy, energeticky pasivní domy) nachází stále větší uplatnění solární vytápění, tedy solární soustavy sdružující přípravu teplé vody a vytápění, tzv. solární kombinované soustavy. Propojení solární soustavy s otopnou soustavou pro krytí potřeby tepla zvláště v jarních a podzimních měsících je možné vzhledem k nízkým provozním teplotám otopné vody (nízkoteplotní vytápění) výhodným pro efektivní provoz solárních kolektorů. Potřeba tepla na vytápění budov se však během roku časově rozchází se špičkami dostupných solárních zisků a lze proto dosáhnout vždy jen částečného pokrytí potřeby tepla. Zpravidla ekonomicky přijatelné jsou roční hodnoty pokrytí mezi 15 a 35 % celkové roční potřeby tepla pro přípravu teplé vody a vytápění. Požadovaná hodnota solárního pokrytí ovlivňuje návrh zařízení a jeho energetické přínosy.

Základními předpoklady úspěšného návrhu solárních kombinovaných soustav jsou:

dostatečná tepelná izolace domu a kvalitní okna - nízkoenergetický nebo pasivní standard budov;
nízkoteplotní otopná soustava - velkoplošné sálavé vytápění, vhodná otopná tělesa;
vhodná návaznost na ostatní zdroje tepla a technologie v budově včetně regulace;
sklon kolektoru cca 45° až 90°, jižní orientace kolektoru v nezastíněném prostranství;
možnost využít letní přebytky solární soustavy (bazén, sušení, akumulace).

Maloplošné solární kombinované soustavy pro rodinné domy lze pořídit jako průmyslově vyrobené a dodávané komplety nebo jako soustavy dodané na objednávku, vyznačující se různým stupněm originality v závislosti na požadované funkci a využívaných zdrojích tepla. Lze rozlišit dvě základní koncepce:

se dvěma solárními zásobníky - solární zásobník teplé vody, solární zásobník otopné vody;
s centrálním (integrovaným) solárním zásobníkem tepla - zásobník otopné vody s přípravou teplé vody přes dodatečnou teplosměnnou plochu: vestavěný zásobník TV v solárním zásobníku, průtočný výměník vestavěný v solárním zásobníku (viz obr. 1), externí deskový výměník pro průtokový ohřev vody.

Obr. 1 - Schéma solární kombinované soustavy s centrálním zásobníkem tepla

Velkoplošné solární kombinované soustavy pro přípravu teplé vody a vytápění nejsou tak častým řešením jako soustavy čistě pro přípravu teplé vody. Využívá se velkoobjemového solárního zásobníku tepla nebo více zásobníků tepla o menším objemu (s ohledem na dopravu). Dodatkový zdroj tepla je zapojen buď do centrálního zásobníku nebo na jeho výstupu (dohřev). V zásadě se používají dvě koncepce zapojení sekundární části:

čtyřtrubkový rozvod - příprava teplé vody je centrální a v objektu je veden potrubní rozvod: teplá voda, cirkulace, přívodní, vratná otopná voda;
dvojtrubkový rozvod - příprava teplé vody je lokální, v objektu je rozvod otopné vody (přívodní, vratná) veden do jednotlivých odběrů (bytové předávací stanice pro vytápění a přípravu teplé vody), viz obr. 2.

Obr. 2 - Schéma velkoplošné solární kombinované soustavy s dvojtrubkovým rozvodem pro přípravu teplé vody a vytápění