Internetová poradna i-EKIS / odpověď

Vážený pane,
k Vámi položeným dotazům sděluji následující odpovědi:
1. Jedním z nejdůležitějších měřítek pro použitelnost solárních systémů pro větší výkony je charakter oběhu teplonosného média. Existující koncepty lze charakterizovat od miniálních průtoků (Low-Flow), až po maximální (High-Flow), nebo s úplným vyprázdněním (Drain-Back).
High-Flow kolektory pracují při průtocích 40 až 70 l za hodinu na m2 plochy kolektoru a zvýšení teploty ohřívané kapaliny zpravidla o 8° až 12°C při maximálním slunečním záření. Průtok je závislý na nastavení regulace a stejně tak čerpadla. Aby teplonosné médium dosáhlo vyšší teploty, musí oběhnout systémem vícekrát, tzn. že zásobník je vyhříván jen pomalu a dosažení požadované teploty trvá déle. Tato koncepce je nejčastěji využívána pro menší solární soustavy, kde plně vyhovuje a je prověřena dlouholetou praxí.
Low-Flow kolektorové soustavy pracují ve srovnání s předchozí koncepcí se značně sníženým průtokem média v solárním okruhu. Na konstrukci solárního oběhu se v zásadě nic nemění až na zapojení kolektorů. Při výrazně sníženém průtoku se projeví tyto aspekty:
 Při sníženém průtoku se výrazně zvýší teplota kapaliny a to až o 50°C, což vede ke zkrácení doby ohřevu. Aby se tato výhoda však plně využila, je nezbytné Low-Flow systém vybavit zásobníky s nabíjením ve vrstvách (stratifikací).
 U Low-Flow systémů mohou být použity trubky s menším průměrem. To vede nejen k menším tepelným ztrátám potrubí, ale i materiálovým a cenovým úsporám.
 Důležitý rozdíl oproti provozu v High-Flow systému je v hydraulice a řazení kolektorů, zejména u středních až velkých soustav. Zatímco u High-Flow systémů jsou kolektory řazeny převážně paralelně, u Low-Flow systému jsou řazeny do série. Pro omezení horší účinnosti těchto kolektorů oproti klasickém High-Flow konceptu vlivem vyšších teplot se aplikují opatření, která udržují teplotu na vstupu do kolektoru co nejnižší.
Další koncepcí solárního systému je Matched-Flow systém, který vychází z myšlenky spojit výhody obou dvou výše popsaných konceptů, tedy s Low-Flow technikou docílit dostatečně vysoké teploty a s High-Flow optimalizované výnosy. Protože však Low-Flow a High-Flow vyžadují rozdílné komponenty a konstrukční části, je použití Matched-Flow velmi obtížné a vyžaduje relativně náročný systém regulační techniky. Specifický průtok leží u dosud realizovaných systémů mezi 10 a 30 až 40 l/m2.h. S trvalým provozem těchto soustav u uživatelů je dosud málo ověřených zkušeností.
Drain-Back je další variantou solárního systému založenou na systému zpětného odvodnění, což znamená, že v klidovém stavu čerpadla, tedy když není sluneční záření dostatečné, aby zajistilo dostatek tepla, nebo při výpadku el. proudu, je kapalina z kolektorů vypuštěna do záchytné nádrže, odkud je kapalina při naběhnutí čerpadla znovu čerpána do kolektorů. Jedná se tedy o okruh, v němž se vedle teplonosného média nachází i jisté množství vzduchu. Takový systém umožňuje využít jako teplonosnou kapalinu čistou vodu, neboť není potřebná nemrznoucí směs. Nevyžaduje odvzdušňovací ventily, je bezpečný, protože varu kapaliny lze zamezit vypnutím čerpadla. Namísto membránové expanzní nádrže je potřebná záchytná nádrž na kapalinu. Nevýhodou je možnost koroze spojené s přítomností vzduchu.
Závěrem uvádím výhody a nevýhody různých průtoků v solárním okruhu tak jsou publikovány na stránkách TZB info ( Ing.Kramoliš Velkoplošné solární kolektory )
Koncept/spec. Výhody Nevýhody
High-Flow
(klasický nebo standardní koncept) 30 až 70 l/m2 . h kolektor je provozován s nejvyšší účinností jednoduchá, řadu let ověřená systémová technika s konvenčními součástmi pomalý ohřev zásobníku na žádanou úroveň teploty
Low-Flow
8 až 15 l/m2 . h rychlejší ohřev pohotovostní části zásobníku na teplotu užitkové vody, tím menší potřeba dohřívání
vyšší solární zisk (účinnost)
použitím tenčích trubek menší tepelné ztráty z potrubí a úspora materiálu
potřebný jen menší výkon čerpadla
velký potenciál budoucnosti výhody platí pouze když jsou všechny komponenty systému navzájem sladěny: čerpadlo, průměry potrubí, výměník tepla, řízení a zásobník
není-li soustava optimálně seřízena, může se vysokými teplotami kolektoru snížit jeho účinnost
relativně nová technika systému, některé specifické Low-Flow komponenty t.č. ve vývoji u několika málo výrobců
je těžké použít stejné komponenty pro High-Flow a Low-Flow, proto kompromis
Matched-Flow
8 až 40 l/m2 . h sjednocuje výhody High-Flow a Low-Flow, ale není ještě dlouhodobě ověřený je těžké použít stejné komponenty pro Low-Flow a High-Flow, proto nutný vždy kompromis
velmi mladá technika systému

Problematiku konstrukce solárního systému, který bude investičně nenáročný a přitom bude zajišťovat značný tepelný výkon spatřuji v implementaci velkoplošných termosolárních systémů. Konstrukční stránku takovýchto zařízení je nejlépe konzultovat s technickým oddělení výrobců těchto zařízení.
2.Problematika využití solárních kolektorů pro ohřev mořské vody je v našich podmínkách marginální, neboť jsme vnitrozemský stát a pozornost implementace termosolárních panelů je tudíž soustředěna pouze na využití solární energie pro výrobu topné resp. teplé vody na bázi pitné či užitkové sladkovodní vody, kdy teplonosným médiem je převážně nemrznoucí kapalina.
Z Vašeho dotazu není zřejmé k čemu se ohřátá mořská voda bude dále používat. Obecně však lze konstatovat, že ohřev mořské vody lze realizovat buď:
• na bázi přímého ohřevu jejím průtokem solárním kolektorem, nebo
• nepřímo přes výměník tepla.
U přímého ohřevu mořské vody je třeba respektovat korozivní účinky této vody a tedy použít kolektory využívající měděné trubky, neboť ty mají relativně vysokou odolnost proti korozi. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost provozu pouze v období kdy nemrzne a dále poměrně náročná údržba termosolárních panelů.
Nepřímý způsob ohřevu mořské vody je výhodnější v tom, že umožňuje využití klasických termosolárních kolektorů pracujících s nemrznoucí směsí( glykol), kdy pracovní látka předává teplo ve výměníku tepla do proudící mořské vody. Samozřejmě i tento tepelný výměník musí být uzpůsoben proti korozi. Výhodou je však snazší údržba, na drhou stranu vyžaduje vyšší pořizovací náklady.Praktickou nabídku na takovéto výměníky naleznete např. na http://www.nasolarsolutions.com/Heatexchangers/Saltmaintain/Salt-Water-Heat-Exchangers.html

Doc.ing.R.Povýšil, CSc.
EKIS ENERGO-ENVI s.r.o.