Součásti solárních systémů
Jak solární systém pracuje jsme již dříve popsali a zde bychom se věnovali základnímu popisu jednotlivých součástí solárních systémů.
Solární tepelný výměník
Solární výměník tepla pro bazény, vířivky a přitápění v domácnostech a RD domech
Většina solárních systémů na ohřev vody používá výměníky tepla jako prostředek pro oddělení teplonosné tekutiny od zdroje, který využívá teplo. To je obvykle nutné, pokud jsou tekutiny/média (např. tekutina na bázi glykolu x pitná voda nebo voda do bazénu) nebo tlak v jednotlivých okruzích, odlišné. Solární tepelné výměníky přenášejí sluneční energii zachycenou do kapaliny nebo vzduchu solárních kolektorů. Solární tepelné výměníky jsou koncipovány jinak než běžně používané tepelné výměníky. To je proto, že v solární systému médium cirkuluje mnohem pomaleji než např. v bojleru. Nejčastěji to bývá rychlostí 4,5 – 9 litrů za minutu, a například u bojleru je to 90-136 litrů za minutu. Tento pomalý tok vyžaduje od výměníku odlišný přístup.
Výměníky tepla mohou být vyrobeny z oceli, mědi, bronzu, nerezové oceli, hliníku nebo litiny. Solární systémy obvykle používají měď, protože to je dobrý tepelný vodič a má větší odolnost vůči korozi.
Interní nebo externí solární výměník tepla
Podle umístění zásobníku vně nebo uvnitř nádrže výměníky dělíme na:
Interní zásobník tepla - je, jak už název napovídá, umístěn uvnitř nádrže. Vzhledem ke svému umístění ve vodě nedochází k téměř žádnému poklesu výkonu z důvodu ztráty tepla, protože ztráta je odváděna přímo ke zdroji. Poměrně velkou nevýhodou se může stát, že jakékoliv oprava zásobníku může sebou nést výměnu celé nádrže.
Externí zásobník tepla – se nachází vně nádrže, je snadno přístupný jakémukoliv zásahu, opravě, servisu. Díky umístění dochází ke ztrátě malého množství tepla do okolního prostředí. Pro externí zásobník hrají menší náklady na pořízení. A přívětivá cena za pořízení solárního systému je jedním z rozhodovacích hledisek skoro u každého.
Typy solárních výměníků
Solární systémy na ohřev vody nejčastěji používají tyto druhy tepelných výměníků:
kapalina - kapalina: výměníky z kapaliny do kapaliny využívají pro přenos tepla kapalinu, která cirkuluje kolem solárních kolektorů a absorbuje teplo. Pak proudí přes tepelný výměník a předává získané teplo vodě v zásobníku. Teplonosné kapaliny, jako nemrznoucí směs, chrání solární kolektor před zamrznutím. Výměníky kapalina - kapalina mají mezi teplonosnou kapalinou a TUV buď jednu nebo dvě přepážky (jednoduché nebo zdvojené stěny).
- jednostěnný výměník = trubička nebo trubice obklopená kapalinou. Trubicí může procházet jak teplonosná kapalina, tak i voda.
- dvoustěnný výměník = mají mezi tekutinou 2 přepážky. Dvě přepážky jsou nejčastěji používány, je-li teplonosná tekutina toxická (např. etylenglykol). Dvě stěny pak fungují jako zabezpečení v případě úniku teplonosné kapaliny, aby nedošlo ke kontaminaci vody. Příkladem dvoustěnného výměníku je „zavinovací výměník tepla“, kde trubice obtáčí vnější stranu a je propojena se zásobníkem teplé vody. Trubice musí být dostatečně odizolována, aby se snížila možnost úniku tepla.
- dvoustěnné výměníky zajišťují větší bezpečnost, ale mají nižší efektivitu, protože teplo musí procházet 2 vrstvami. Aby dvoustěnný výměník přenesl stejné množství tepla jako jednostěnný, musí být větší.
vzduch – kapalina: solární systémy se vzduchovými solárními kolektory obvykle nepotřebují výměník ( - mezi slunečním kolektorem a systémem na rozvod vzduch). Pokud ale dojde k použití výměníku, přistupuje se k variantě vzduch – kapalina/kapalina – vzduch.
Vzhled solárních výměníků
Na trhu se můžeme setkat s mnoha druhy tepelných výměníků. Nejčastějšími jsou:
„Schránka a trubice“ – kdy je stočené potrubí – schránka - umístěno v tepelném zásobníku. Může jít buď o jednoduchou trubici (jednostěnný výměník) nebo dvojitou (dvoustěnný výměník). Ne moc efektivním řešením je umístit schránku vně nádrže, i když ji pokryjeme izolací.
„Stěna v trubici“ – výměník tepla je oddělen od zásobníku. Jde o 2 oddělené obvody, kde kapaliny proudí v opačných směrech přes tepelný výměník, aby došlo k maximálnímu přenosu tepla. V jednom obvodu cirkuluje vnitřním potrubím tekutina, kterou potřebujeme ohřát - voda. V druhém proudí teplonosná kapalina - mezi pláštěm a trubkami s vodou. Trubky i plášť by měly být vyrobeny ze stejného materiálu. Když je kolektor nebo kapalina toxická, používají se dvoustěnné výměníky. V případě netoxické kapaliny je tato kapalina umístěna mezi vnitřní a vnější stěnu trubic.
„Trubice v trubici“ - zde jde o efektivní řešení, kdy jsou trubky s vodou a trubky s teplonosnou kapalinou v přímém kontaktu. Tekutiny proudí v opačných směrech. Tyto typy výměníků mají dva obvody podobné, jako je tomu popsáno u „Schránky a trubice“.
Velikost výměníku
Aby výměník pracoval co nejefektivněji, měl by mít správnou velikost. Při výběru by se mělo zvážit mnoho faktorů, jako např. typ tepelného výměníku, jaká teplonosná kapalina bude používána (také aby byla kapalina kompatibilní s typem výměníku), průtok nebo vstupní a výstupní hodnoty pro jednotlivé kapaliny.