ROTEX SOLARIS - "DRAIN-BACK" beztlaký samovypouštěcí systém bez glykolové směsi

Datum: 2.5.2011  |  Autor: Ing. Vladimír Macháček, DAIKIN Airconditioning Central Europe - Czech Republic spol. s r.o.  |  Organizace: ENBRA, a.s.  |  Firemní článek

Novinka na trhu, solární systém "Drain-Back" Solaris, je unikátní samovypouštěcí beztlaký systém, který pracuje pouze s vodou (není zapotřebí nemrznoucí směs). Díky tomu systém dosahuje mnohem vyšší efektivity a téměř nulových požadavků na servis, neboť není potřeba kontrolovat a měnit nemrznoucí směs.

Německá společnost ROTEX uvedla již v roce 1999 novinku na trhu se solárnímy systémy - systém "Drain-Back" Solaris, který získal významné ocenění, Zlatou medaili, na veletrhu SHK 2011.

Solární panely ROTEX

Celý systém se skládá z vysoce účinných deskových solárních kolektorů té nejvyšší kvality vyráběné přímo v německém Guglingenu, sídle společnosti ROTEX. Kvalita solárních panelů ROTEX je prokázána certifikací Solar Keymark. Tyto panely jsou přizpůsobené právě systému "Drain-Back" Solaris - tedy samovolnému napuštění a vypuštění tak, aby nikde nezůstala voda a tedy nemohlo dojít v zimě k zamrznutí. Navíc jsou panely navržené tak, aby vydržely případný teplotní šok pro případ, že by do horkého panelu natekla studená voda. K dispozici jsou solární panely o třech velikostech - V21P (2 x 1m vertikální), V 26P (2 x 1,3m vertikální) a H26P (1,3 x 2m horizontální).

Vertikální panely lze umístit jak na plochou, tak i na šikmou střechu, a to buďto v rovině krytiny, nebo nad ní. Horizontální panely lze umístit pouze nad krytinu šikmé střechy nebo na střechu plochou.

SANICUBE A HYBRIDCUBE - CENTRÁLA CELÉHO SYSTÉMU

Voda se do solárních panelů napouští ze speciální akumulační nádoby, kterou nazýváme Sanicube resp. HybridCube.

HybridCube a Sanicube jsou akumulační nádoby, které svojí unikátní konstrukcí dokáží kombinovat různé zdroje tepla tak, aby vždy upřednostnily ty nejlevnější a nejefektivnější ze všech napojených zdrojů tepla. Nádoba je tvořena ze dvou vysoce odolných plastových nádob, které jsou vloženy do sebe a prostor mezi nimi je pod vysokým tlakem vyplněn polyuretanovou pěnou. Tato výrobní technologie zaručuje akumulační nádobě vynikající tepelně izolační vlastnosti.

Objem akumulační nádoby je 300 nebo 500 litrů a tepelná ztráta je pouze 1,0 - 1,4 kWh za den při vnitřní teplotě vody 60 °C! Tato tepelná ztráta je zhruba třetinová oproti standardním zásobníkům stejného objemu.

Akumulační nádoba HybridCube / Sanicube je otevřená beztlaká nádoba, tedy pouze s atmosférickým tlakem. Její největší předností je dokonalá stratifikace vody, tedy vrstvení vody podle její teploty. V beztlaké nádobě je stratifikace mnohem výraznější než u standardních tlakových nádob. Vyšší stratifikace maximalizuje využití solární energie. Proto je ideální kombinovat ji právě s "Drain-Back" solárním systémem ROTEX Solaris.

Sanicube je akumulační zásobník tepla určený především pro otopné systémy s radiátory a řez tímto zásobníkem je zobrazen na obrázku níže. V tomto akumulačním zásobníku se ohřívá teplá užitková voda průtokem v extrémně dlouhém výměníku z vlnovcové nerez oceli značeným číslem 1. Výměník č. 2 je napojen na zdroj vytápění - například kondenzační plynový kotel. Tímto výměníkem se v případě potřeby dodává energie do akumulační nádoby pro zajištění dostatečného množství teplé vody. Zásobník 3 je zásobník pro případný předehřev topné vody "Drain-Back" solárním systémem ROTEX Solaris, který se napojuje přímo na vodu v akumulaci tak, jak je znázorněno pod číslem 4.

Obdobně je tomu také u zásobníků Hybridcube, které jsou ale optimalizované na nízkoteplotní otopné systémy a zdroje tepla, jako jsou tepelná čerpadla.

PŘÍPRAVA TEPLÉ VODY - JEN V TÉ NEJVYŠŠÍ HYGIENICKÉ KVALITĚ

Kvalita teplé vody je jednou z nejvýznamnějších výhod celého systému. Studená pitná voda natéká do nejspodnější části nádrže a pak protéká vlnovcovým výměníkem z nerez oceli směrem vzhůru. Postupně odebírá energii z akumulační nádrže, ohřívá se a stoupá až do horní části zásobníku, kde její teplota dosáhne požadované úrovně. Díky extrémně velké teplosměnné ploše výměníku je zajištěna příprava dostatečně velkého množství vody pro celou rodinu.

Pro projektanty jsou k dispozici detailní technická data dle DIN 4708 pro optimální návrh.

Průtoková příprava teplé vody zaručuje uživateli perfektní hygienické vlastnosti. Voda v zásobníku, respektive v trubce výměníku, stagnuje minimální dobu a v minimálním objemu. Dokonce nevznikají žádné usazeniny a není třeba vodu přehřívat, abychom ji ochránili proti legionele. Kvalitu a hygienické vlastnosti vody ROTEX garantuje nejen svojí více jak 25tiletou zkušeností s tímto průtokovým ohřevem, ale také rozsáhlými studiemi provedenými univerzitou v německém Tübingenu. Teplá voda dosahuje perfektních hygienických vlastností, mnohem lepších, než při standardním akumulačním ohřevu a s pochopitelnou výjimkou teploty si ponechává vlastnosti vody pitné.

Perfektní stratifikace - její význam v praxi

Protože studená pitná voda prochází při jejím ohřevu nádobou od spodu nahoru, přispívá k udržení ideálního vrstvení akumulační vody podle teplot. V dolní části zůstává voda nejstudenější, blížící se teplotě natékající pitné vody a nahoře nejteplejší, jen o málo vyšší, než je požadovaná teplota teplé vody. Pokud začne klesat teplota vody v akumulaci i v horních vrstvách, pomocí zdroje vytápění ohřejeme vodu v akumulaci. Topná voda v tomto případě protéká výměníkem odshora dolů, tedy v souladu s teplotním rozvrstvením v nádobě a dole se udržuje co nejchladnější. Opět nedochází k narušení stratifikace akumulační vody v nádobě. Všimněte si, že přes tento výměník se dohřívá pouze horní dvě třetiny nádrže, spodní část se nechává vždy co nejchladnější pro případné využití solárním systémem "Drain-Back" ROTEX Solaris.

"Drain-Back" Solární systém ROTEX Solaris

"Drain-Back" ROTEX Solaris je unikátní solární systém, který pracuje s vodou čerpanou přímo z nejspodnější části akumulační nádrže Sanicube / HybridCube bez nutnosti použít neekologické nemrznoucí směsi. Navíc také odpadá nutnost použít tepelný výměník pro oddělení okruhů akumulační nádoby a solárního systému, který snižuje účinnost obvyklých solárních systémů. "Drain-Back" Solaris systém se skládá ze solárních kolektorů a z čerpadlové jednotky s regulací (F). Tato jednotka se velice snadno připevňuje na akumulační zásobník tak, aby odebírala nejchladnější vodu z nejspodnější části akumulace přímo do solárního systému. Čerpadlová jednotka začne čerpat vodu z dolní části akumulace do solárních kolektorů pouze tehdy, pokud je na panelech zaznamenána teplota vyšší. Pokud se tento stav změní a teplota na kolektorech bude nižší, oběhová čerpadla se zastaví, systém se zavzdušní a cirkulující voda samospádem zteče zpět do nádrže. Jedinou nutnou, ale při pečlivé montáži snadno splnitelnou podmínkou tedy je, že rozvody solárního systému musí být montovány bez sifonů a ve spádu k nádobě. Pokud je akumulační nádoba nabita, solární systém zůstává prázdný a nemůže dojít k jeho zamrznutí.

Řízené čerpadlo v solárním okruhu

V čerpadlové jednotce jsou dvě čerpadla, první s proměnným průtokem a druhé standardní. Pokud teplota na solárních kolektorech převýší teplotu vody dole v akumulaci, uvedou se do provozu nejprve obě čerpadla souběžně, aby byl překonán výškový rozdíl mezi akumulační nádobou a solárními kolektory. Po zavodnění okruhu běží pouze první čerpadlo s řízeným proměnným průtokem, který je modulován na základě teploty vody, která se vrací do akumulace z kolektorů. Pokud je voda z kolektorů výrazně teplejší než voda v akumulaci, oběhové čerpadlo zvyšuje svůj výkon, více tepelné energie se z kolektorů dopravuje do akumulace a ta se rychleji ohřívá. Pokud rozdíl teplot klesá, snižují se i otáčky čerpadla. Tímto regulačním algoritmem se minimalizuje spotřeba energie na pohon čerpadel, optimalizuje se ohřev akumulace a zvyšuje využití slunečních kolektorů i v okrajových podmínkách.

Ohřátá voda ze solárních kolektorů nevtéká do akumulační nádoby přímo na jednom místě. Je vedena nádrží shora dolů vnitřkem koaxiální sestavy trubek ke dnu nádoby. U dna se obrací a meziprostorem mezi vnitřní přívodní trubkou a vnější perforovanou distribuční trubkou samovolně stoupá vzhůru a natéká do nádoby v místech s odpovídající teplotní úrovní. Toto konstrukční uspořádání rovněž zvyšuje schopnost akumulační nádoby udržet co nejvyšší stratifikaci teplotních vrstev a zvyšuje efektivnost solárního ohřevu.

"Drain-Back" ROTEX Solaris má asi o 10 až 15% vyšší výtěžnost ze slunečního záření než standardní systémy stejných dimenzí. Důvodem jsou:

  • perfektní stratifikace, kterou se dosahují podstatně větší teplotní rozdíly mezi dolní a horní částí nádrže
  • voda z akumulace je přímo čerpána do solárních kolektorů a tento okruh není pro přenos tepla oddělen dalším výměníkem
  • voda má větší tepelnou kapacitu, nežli glykolová směs, a proto pro přenos stejného množství energie postačí menší průtok a snížený výkon čerpadla. Glykolová směs má i větší viskozitu a na svoji dopravu čerpadlem vyžaduje vyšší spotřebu elektřiny.

V zimních mrazivých, ale slunečných dnech, ROTEX "Drain-Back" systém pracuje samozřejmě taktéž. V případě, že teplota venkovního vzduchu je pod nulou, pak na solárních kolektorech teplota musí překročit 70 °C. V tomto případě se oběhová čerpadla sepnou a umožní solární ohřev vody v akumulaci i při minusových teplotách. Pokud teplota poklesne, čerpadla se odpojí, voda steče a nevzniká riziko zamrznutí vody v kolektorech a přívodním potrubí.

Jelikož je v systému jen voda a ne glykolová směs, jedná se o zcela ekologický a navíc bezúdržbový systém. Glykolová směs má omezenou životnost, musí se pravidelně kontrolovat a měnit, což klade poměrně značné finanční nároky na uživatele.

Ohromnou výhodou solárního systému ROTEX je jeho chování v letním období. V případě, že se voda v akumulační nádobě ohřeje na maximální teplotu 85 °C, oběhová čerpadla se zastaví a systém se samospádem vypustí do akumulační nádoby. Solární kolektory jsou prázdné a nemusíme tedy řešit, co s přebytkem energie v létě. U obvyklých tlakových systémů s výměníkem v takových případech nastávají tzv. stagnační stavy, kdy se glykolová směs v kolektorech odpaří a významně se zkracuje její životnost.

Inteligentní systém - nejdřív solární energie, pak energie z jiných zdrojů.

Jak celý systém funguje? Proč je výhodné kombinovat ostatní zdroje vytápění se solárním systémem ROTEX "Drain-Back"?

Náš otopný systém v případě potřeby začne ohřívat vodu a ta se distribuuje do otopných těles. Ochlazená se nám pak vrací zpět. Než se nám ale ochlazená voda vrátí zpět do kotle, proteče výměníkem pro předehřev vody (na obrázku jako č. 3). Pokud je akumulační nádoba vyhřátá sluneční energií do více jak dvou třetin, začne se nám sluníčkem ohřívat i část uprostřed zásobníku Sanicube. Díky tomu lze použít sluneční energii i pro přitápění. Předehřeje se nám totiž voda na zpátečce do kotle a kotel sníží svůj výkon. V některých dnech dokonce může k vytápění postačit jen solární energie a topný zdroj je pouze v záloze.

Ze schématu je zřejmé, že solární přitápění se využívá pouze tehdy, pokud je sluneční energie dostatek. Přednost má vždy příprava teplé vody. Proto je prostor kolem výměníku pro vytápění vymezen izolací, která sahá asi do dvou třetin velikosti nádoby. V případě, že sluneční energie ohřeje horní dvě třetiny nádoby, pak se sluníčkem začíná vyhřívat i níže umístěný prostor kolem výměníku pro přitápění.

Distributor pro ČR a SR:
ENBRA, a.s., Durďákova 5, 613 00 Brno, Ing. Štěpán Mastný, mastny@enbra.cz; tel.: 737 254 474
 

Datum: 2.5.2011
Autor: Ing. Vladimír Macháček, DAIKIN Airconditioning Central Europe - Czech Republic spol. s r.o.
Organizace: ENBRA, a.s.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcích 


Projekty 2017

Partneři - Obnovitelná energie

logo VIESSMANN
logo NELUMBO
logo HOTJET

Spolupracujeme

logo Česká peleta

 
 

Aktuální články na ESTAV.czRekonstrukce okálu s použitím technologie Activ´Air®Vzorové sestavy pro využívání dešťové vody v domácnosti a na zahradě – III.Vinyl – materiál pro podlahoviny. Jak se vyrábí a recykluje?Ceny bytů od začátku roku do konce května vzrostly o 6,7 procenta