Hybridné vykurovanie: Optimalizácia nákladov a ekológie spojením solárneho systému s kondenzačným kotlom

Mnohí si kladú otázku, ako vo svojej domácnosti znížiť náklady na vykurovanie či ohrev teplej úžitkovej vody. V súčasnosti je na trhu k dispozícii viacero technických riešení, ako to dosiahnuť. Jedným z nich je využitie obnoviteľných zdrojov energie, akým je aj energia slnka, a to použitím solárnych kolektorov. Tie nielenže prinášajú nižšie náklady na energie, ale aj prispievajú k ochrane životného prostredia. Vďaka voľne dostupnej slnečnej energii môžete dnes v rodinných domoch so solárnym systémom ušetriť až 35 percent nákladov na vykurovanie, ak solárne kolektory využívate na zálohovanie ústredného kúrenia aj na ohrev teplej vody.

Princíp bivalentného solárneho vykurovacieho systému

Slnečnú energiu nemožno naplno využívať počas slabej intenzity slnečného žiarenia (noc, zamračené dni, resp. zimné obdobie), preto sa slnečné kolektory využívajú iba ako doplnkový energetický zdroj na ohrev teplej úžitkovej vody (TÚV) a prikurovanie v miestnostiach (temperovanie), prípadne aj na ohrev vody v bazénoch. Jedným z najpoužívanejších a cenovo najdostupnejších riešení, vhodných aj v prípade rekonštrukcie obytných priestorov, je kombinácia solárneho systému s moderným kondenzačným kotlom. Ak ide o používanie dvoch rôznych zdrojov tepla, hovoríme o tzv. bivalentnom systéme.

Súčasťou modernej bivalentnej zostavy je kondenzačný plynový kotol, solárny zásobník vody a slnečné kolektory. Úlohou kondenzačného kotla v bivalentnej zostave je vykurovanie a tzv. doohrev vody v solárnom zásobníku pri nedostatku slnečného žiarenia. V čase dostatočného slnečného žiarenia sa voda v solárnom zásobníku zohreje na požadovanú teplotu a plynový kotol sa nemusí zapínať. Menej cyklov znamená menšie opotrebovanie, čo prináša dlhšiu životnosť plynového kotla. Podľa noriem je primárnym zdrojom plynový kondenzačný kotol. Ten je stavaný na 100 % potreby, a to tak, ako keby nebol inštalovaný solárny ohrev. V prípade výpadku solárneho systému kotol prevezme plnú zodpovednosť za dodávku tepla.

Kondenzačné kotly: Vysoká účinnosť a ekologická prevádzka

Kondenzačný kotol je konštruovaný tak, aby efektívne využíval energiu zemného plynu. Spaliny odchádzajúce z kotla, ktoré vzniknú pri spaľovaní plynu, sa ochladzujú až pod teplotu rosného bodu a nastáva kondenzácia vodnej pary obsiahnutej v spalinách, čím sa získava tzv. kondenzačné teplo. Takto sa konvertuje až 98 % energie, ktorá sa používa na výrobu tepla. Teplo sa vyrába v plynovom kondenzačnom kotle a rozvádza sa po celom interiéri buď pomocou radiátorov, alebo podlahového vykurovania.

Na všetky kondenzačné kotly a výmenníky tepla sa používa nehrdzavejúca oceľ. Plynový kondenzačný kotol účinne ohrieva, a preto je šetrnejší ku klíme a vašej peňaženke. Plyn ako palivo má nízke emisie a vysokú energetickú hodnotu. Používa sa nielen na plynové vykurovanie, ale aj v iných vykurovacích systémoch. Spoločnosť Viessmann ponúka podlahové aj nástenné plynové kondenzačné kotly, ktoré dosahujú až 98-percentnú účinnosť pri premene paliva na energiu. Výmenník tepla Inox-Radial z nehrdzavejúcej ocele v kombinácii s plynovým horákom MatriX zabezpečujú vysokú energetickú účinnosť a vysokú úroveň komfortu vykurovania na dlhú dobu. Táto technológia zároveň znižuje účty za vykurovanie a minimalizuje emisie. Vďaka automatickému regulátoru spaľovania Lambda Pro Control sú plynové kondenzačné kotly Viessmann už teraz konštruované tak, aby spĺňali budúce normy, pretože môžu pracovať s rôznymi druhmi plynu a zmesami bioplynu.

Solárne kolektory: Typy a výber pre optimálny výkon

Solárne kolektory (alebo kolektorové polia) sa zvyknú umiestniť na plochú či šikmú strechu rodinného domu či inej budovy, a to v smere najväčšieho slnečného žiarenia (ideálne na juh). Pri kombinácii kondenzačného kotla so solárnym ohrevom sa môžu využívať ploché aj trubicové kolektory. Každý typ má svoje výhody a nevýhody, resp. rozdiely prameniace z odlišnej konštrukcie.

Ploché kolektory

Ploché kolektory využívajú na zachytenie lúčov až 90 % svojej celkovej plochy. Vo všeobecnosti platí, že dosahujú vyššie tepelné zisky v letných mesiacoch. Ak je prioritou ohrev teplej vody, potom môžu byť vhodnejšie ploché kolektory. Viessmann Vitosol 200-FM / 100-FM sú vysokovýkonné ploché solárne kolektory pre ohrev teplej vody a podporu vykurovania. Technológia ThermProtect zabezpečuje automatickú reguláciu teploty pre ochranu pred prehriatím. Ponúkajú možnosť montáže na strechu, ploché strechy alebo fasádu a dlhú životnosť vďaka hliníkovému rámu a solárnemu sklu s vysokou priepustnosťou svetla. Ideálne riešenie pre rodinné domy - spoľahlivé, nenáročné, overené praxou.

Trubicové kolektory

Trubicové kolektory využívajú len okolo 50 % celkovej plochy, no majú lepšie izolačné vlastnosti. Zachytávajú aj tzv. difúzne žiarenie. Ak vám ide predovšetkým o podporu vykurovania na jar a jeseň, lepšie môžu byť trubicové kolektory. Viessmann Vitosol 300-TM je vákuový trubicový kolektor s najvyššou účinnosťou aj pri difúznom svetle, vhodný pre celoročnú prevádzku. Systém Heatpipe a ThermProtect zaisťuje prevádzku bez rizika prehriatia a minimálnu údržbu. Ponúka možnosť horizontálnej aj vertikálnej montáže a výborný výkon aj pri nízkych teplotách. Je vhodný pre náročnejších zákazníkov, pre objekty s vyššou spotrebou alebo pre kombináciu s tepelným čerpadlom.

Drain-back kolektory

Na jedinečnom beztlakovom princípe pracujú solárne kolektory typu drain-back, ktoré umožňujú voľné stečenie solárnej kvapaliny naspäť do solárneho výmenníka (zásobníka). Samotná technológia drain-back tak prináša (oproti konkurencii) viaceré výhody, pretože ňou sa zvyšuje životnosť kolektorov a domácnosti sa vyhnú problémom s prehrievaním kolektorov, aj s ich protimrazovou ochranou. V porovnaní s klasickým tlakovým systémom, je inštalácia solárnych kolektorov typu drain-back jednoduchšia. Nie je totiž potrebná expanzná nádoba ani odvzdušňovanie solárneho systému.

Pre lepšiu prehľadnosť si pozrite porovnanie typov solárnych kolektorov:

Solárne zásobníky vody: Akumulácia a ohrev TÚV

Akumulačné nádrže slúžia na akumuláciu prebytočného tepla od jeho zdroja. Zdrojom môže byť kotol na tuhé palivo, tepelné čerpadlo, solárne kolektory, krbová vložka, atď. Nádrže slúžia na ukladanie tepla vo vykurovacom systéme a umožňujú ohrev alebo predohrev TÚV vo vnútornej nádobe. Používajú sa tzv. bivalentné zásobníky teplej vody, ktoré sú vybavené dvomi výmenníkmi tepla, čo umožňuje ľahké pripojenie k solárnemu systému aj ku kondenzačnému kotlu.

Najpoužívanejšie solárne zásobníky na ohrev TÚV majú objem 200l až 500l. Tieto sú spravidla vybavené dvomi výmenníkmi - spodný pre solárny systém a vrchný na dohrev pomocou konvenčného zdroja (kotla). Alternatívne môžu byť tieto zásobníky vybavené elektrickou špirálou. Stacionárny zásobník teplej vody s dvomi výmenníkmi tepla má spodný výmenník pre využitie solárnej energie a vrchný výmenník na pripojenie konvenčného zdroja tepla. Ochranu proti korózii zabezpečuje horčíková alebo titánová anóda. Zásobníky s vnútornou smaltovanou nádobou na priamy ohrev TÚV môžu mať solárny výmenník s rôznou plochou (napr. 2,5 m² alebo 3,3 m²). Je tiež možnosť pripojenia elektrického vykurovacieho telesa.

Pri dimenzovaní a návrhu bivalentného systému treba brať do úvahy, že čím viac teplej vody akumulujeme, tým dlhšie je možné uskladnenú energiu zo zásobníka využívať, a to aj v čase, keď slnko už nesvieti. V jednogeneračnom rodinnom dome by mala byť hrubá plocha kolektorov od 4 do 6 m² dostatočná na pokrytie potreby energie na ohrev TÚV. Ak chcete použiť solárny systém aj na podporu vykurovania obytného priestoru, mali by ste počítať s celkovou plochou kolektora 10 m² a použiť kombinovaný zásobník. V tomto prípade bude systém skombinovaný s kondenzačným kotlom.

Výhody hybridného vykurovania a dôležité aspekty

Úspora nákladov a ekologické prínosy

Najdôležitejšou výhodou je úspora nákladov na primárnych zdrojoch energie, keďže pri bivalentnom riešení vykurovania sa okrem klasických nakupovaných energií (plyn) bezplatne využíva aj obnoviteľný zdroj energie (slnečná energia). Kombinácia solárneho systému a plynového kondenzačného kotla nám môže v konečnom dôsledku ušetriť aj viac ako 40 % nákladov na vykurovanie a ohrev úžitkovej vody. Percento úspory nákladov je pritom závislé od technického riešenia - od veľkosti solárnych kolektorov, zásobníkov (akumulačná kapacita), orientácie a umiestnenia kolektorov, celkového vyladenia systému a ďalších faktorov. Okrem toho využívaním obnoviteľných zdrojov energie chránime životné prostredie. Solárne panely vypúšťajú do ovzdušia 20-krát menej oxidu uhličitého než vykurovacie systémy na fosílne palivá. Za celý svoj životný cyklus tak ušetria tony emisií, ktoré by inak unikli do ovzdušia.

Závislosť od počasia a životnosť systému

Solárne systémy fungujú najefektívnejšie, keď vonku panuje príjemných 25 stupňov. V extrémnych teplotách účinnosť systému klesá. Ak prší alebo je zamračené, takéto počasie solárnemu systému nevyhovuje. Panely síce zachytávajú slnečné žiarenie aj cez mraky, ale v takomto počasí fungujú približne len na 30 % zo svojej maximálnej kapacity. Preto je potrebný záložný systém, ktorým je kondenzačný kotol. Solárne kolektory pritom vydržia aj vyše 25 rokov, čo znamená, že po návratnosti počiatočnej investície (bežne 7 - 10 rokov) prinášajú už len úspory na energiách. Pre pasívny dom dokáže solárny systém zabezpečiť 30 až 60 % všetkého tepla.

Umiestnenie a orientácia solárnych kolektorov

Pri umiestňovaní solárnych kolektorov na stavbu treba brať do úvahy aj orientáciu strechy a sklon, aby sa dal využiť čo najväčší potenciál slnka. Ideálna orientácia strechy je na juh so sklonom 45°, avšak smerovanie na juhovýchod či až juhozápad a sklon strechy v rozpätí 30 - 60° sú plne postačujúce. Pri plánovaní je dôležité zvážiť aj tieňovanie stromami, budovami alebo inými prekážkami. Väčšie priestorové nároky zapríčinené potrebou umiestnenia veľkoobjemového solárneho zásobníka vody možno považovať za nevýhodu. V prípade novostavby to nie je problém, priestorové nároky sa riešia už vo fáze projektu, avšak v prípade existujúcej inštalácie sú možnosti obmedzené aktuálnym stavom miesta inštalácie.

Integrácia systému a výber komponentov

Správny návrh systému je veľmi dôležitý. V každom prípade, treba sa poradiť s odborníkmi v oblasti prípravy projektu, nákupu zariadení, ale aj samotnej inštalácie. Najlepším riešením pri kombinácii kondenzačného kotla so solárnym ohrevom je voľba zostavy od jedného výrobcu. To je zárukou kompatibility, spoľahlivosti, jednoduchej inštalácie a možnosti optimálneho vyladenia/nastavenia systému.

• Všetky kotly značky Vaillant sú kombinovateľné s tlakovými i beztlakovými solárnymi kolektormi, viacerými typmi solárnych modulov a zásobníkmi teplej vody. Jednou z najkompaktnejších a najúčinnejších zostáv je kombinácia solárneho beztlakového (drain-back) systému a kondenzačného stacionárneho kotla Vaillant auroCOMPACT. Umožňuje rýchlu inštaláciu celého zariadenia do minimálneho priestoru.
• Medzi zariadenia, ktoré dokážu počas roka zabezpečiť pre domácnosť až 70 % teplej vody, patrí solárna zostava Vaillant auroSTEP plus. Vyznačuje sa vysokou efektivitou a spoľahlivosťou, minimálnymi nárokmi na údržbu a servis. Je ideálnym doplnkovým zdrojom energie k plynovému i elektrickému kotlu, pričom predlžuje životnosť kotla viac než dvojnásobne.
• Hybridné riešenie vykurovania plynom a solárnou energiou môže byť napríklad regulácia WOLF, ktorá dokonale koordinuje jednotlivé vykurovacie komponenty a inteligentný algoritmus uprednostňuje využitie slnka.

Profesionálna inštalácia a údržba

Dôrazne sa odporúča najať si profesionálneho solárneho inštalatéra pre účinnosť, bezpečnosť a súlad s predpismi. Je potrebné získať povolenia, ktoré môžu zahŕňať stavebné povolenia, elektrotechnické povolenia a ďalšie súvisiace s inštaláciou. Preskúmajte kvalifikovaných inštalatérov a hľadajte certifikovaných a skúsených solárnych inštalatérov s dobrými výsledkami. Získajte viacero cenových ponúk od najmenej troch rôznych spoločností na porovnanie cien, záruk a služieb. Po inštalácii je dôležitá aj kontrola solárneho systému.

Monitorovanie a údržba

Kontrola solárneho systému často pomáha, aby fungoval dobre. Vyčistite panely dvakrát až štyrikrát ročne, aby ste sa zbavili nečistôt. Režte konáre stromov a premiestňujte veci, ktoré vytvárajú tieň. Pomocou monitorovacej aplikácie alebo obrazovky sledujte výkon svojho systému. Ak vidíte, že výkon rýchlo klesá, okamžite vyhľadajte problémy. Skontrolujte svoj systém aspoň raz ročne. Naplánujte si profesionála, ktorý skontroluje vaše panely a systémové komponenty, aby odhalil skryté problémy.

tags: #zapojenie #solarneho #systemu #kondezacny #kotol