Seriál Instalace solárních kolektorů - 1. díl: Integrace

10. 12. 2019

Představujeme Vám nový seriál, ve kterém se budeme zabývat solárními kolektory. Během příštích pár dílů se dozvíte třeba o tom, jak Vám solární kolektory mohou ušetřit náklady za elektřinu, jak správně nainstalovat solární panel vzhledem k typu střechy, jak zajistit maximální životnost panelu a ještě mnohem více.

Konstrukční integrace do obálky budovy

Konstrukční integrace solárního kolektoru mění tradiční koncept energeticky ztrátového pláště budovy na koncepci pláště budovy jako zdroje energie. Solární kolektor jako základní stavební prvek a přirozená součást konstrukce budovy je významným krokem směrem k solárním aktivním budovám. Solární kolektory integrované do pláště bytového domu rozšiřují základní vlastnosti solární soustavy o další funkce jako pasivní tepelné zisky z kolektoru nebo ochrana konstrukce pláště proti atmosférickým vlivům.

Integrace solárního kolektoru jako součást zateplovacího systému, kdy kolektor nahrazuje vnější část pláště, navíc ekonomicky zvýhodňuje solární soustavu. Konstrukčně integrovaný kolektor může být s budovou tepelně svázán nebo oddělen vzduchovou mezerou. U kontaktní integrace tepelná vazba mezi solárním kolektorem a budovou zvyšuje účinnost solárního kolektoru, neboť snižuje tepelné ztráty zadními a bočními stěnami kolektoru. Vnitřní prostředí budovy v závislosti na stupni zateplení konstrukce s kolektorem je pak obecně ovlivňováno provozem solárního kolektoru, u dobře zateplených budov je však vliv minimální.

Provětrávaná vzduchová mezera u oddělené integrace na jedné straně ruší tepelnou vazbu mezi kolektorem a pláštěm budovy, na druhé straně snižuje případné teplotní namáhání vrstev obvodové konstrukce za kolektorem a slouží pro odvod připadné vlhkosti prostupující stěnou z vnitřního prostředí. Již v raném stádiu návrhu budovy je třeba uvažovat o integraci solárních kolektorů u vycházet z architektonického řešení stavby. V případě stávajících budov je vhodne integraci kolektorů spojit s renovací střešní krytiny nebo zateplením fasády.

Integrace do střechy

Pokročilým uchycením kolektorové plochy na šikmou střechu je její integrace do střešní krytiny. Řada dodavatelů má k dispozici typizované systémy pro integraci dodávaných solárních kolektorů. včetně jejich oplechování a návazností na okolní střešní krytinu. Kolektor výhodně nahrazuje střešní krytinu a vlastní zatížení střechy se může i snížit, neboť měrná hmotnost nahrazovaných např. betonových tašek je zpravidla vyšší než měrná hmotnost solárních kolektorů.

Na obrázku 1 je uveden příklad integrace kolektorového pole do střešního pláště. kde pole je složeno z maloplošných modulů, precizně usazených a oplechovaných proti zatékání. Použití velkoplošných modulů pro integraci může přinést úsporu montážních prací a snížit riziko potenciálních montážních chyb.

Obr. 1: Integrace solárních kolektorů do střešní krytiny

Vysoce pokročilým způsobem integrace jsou pak na zakázku vyráběné stavební díly, které tvoří celou konstrukci střešního pláště, sestávající z dřevěné konstrukce tepelně izolačních a hydroizolačních vrstev a velkoplošných kolektorů.

Moduly takových „solárních střech" se instalují přímo na konstrukci krovu střechy. Obecně nelze doporučit montáž velkoplošného kolektoru z jednotlivých dílů (zasklení, absorbér, izolace) přímo na střeše pro velmi vysokou náročnost na kvalitu a rozsah montážních prací, navíc z velké části prováděných ve ztížených podmínkách na střeše.

Integrace do fasády

Oproti instalaci solárních kolektorů na ploché střeše snižuje integrace solárních kolektorů do fasády celoroční úhrn dopadlé sluneční energie o cca 30 %. Na druhé straně výrazně snižuje tepelné ztráty solárního kolektoru omezením přenosu tepla ve vzduchové mezeře mezi absorbérem a zasklením vlivem vyššího sklonu a v případě kontaktní integrace do vrstvy zateplení navíc eliminuje tok tepla boční a zadní stranou.

Porovnání křivek účinnosti pro kolektor instalovaný volně na střeše pod optimálním sklonem 45° a stejným kolektorem integrovaným kontaktně do fasády o tepelném odporu R je uvedeno na obrázku 2.

Obr. 2: Porovnání účinnosti kolektorů pro různý stupeň integrace

Průběh dávek sluneční energie dopadající během roku na fasádní kolektory je rovnoměrnější než u optimálního sklonu 45° a více odpovídá potřebě tepla v bytovém domě. Svislý sklon účinné eliminuje letní přebytky tepla a udržuje úroveň stagnačních podmínek na nízké úrovni (nižší četnost, nižší teploty) i u soustav dimenzovaných na vyšší pokrytí. Pro přípravu teplé vody je nezbytná zhruba o 25 % větší plocha fasádních kolektorů než u instalace na střeše, aby bylo docíleno solárního pokrytí 50 %. Nicméně pro solární soustavy navrhované pro vysoké hodnoty pokrytí nad 50 % se rozdíl v potřebné ploše snižuje a u instalací s pokrytím nad 65 % může být potřebná plocha i stejná.

Na obrázku 3 je graficky znázorněna závislost dosaženého solárního pokrytí potřeby tepla na přípravu teplé vody v bytovém domě o 25 obyvatelích (spotřeba 1 m3/den) a souvisejícího podílu doby stagnace solárních kolektorů b na celkové době chodu solární soustavy.

U solárních soustav kombinovaných s vytápěním je použití fasádních kolektorů výhodnější s ohledem na zimní zisky a vyšší účinnost fasádních kolektorů, nicméně opět především v souvislosti se snahou o zajištění vyšších hodnot solárního pokrytí než je v bytových domech zpravidla ekonomicky únosné.

Obr. 3: Porovnání závislosti solárního pokrytí na ploše kolektorů instalované na střeše nebo integrované do fasády v bytovém domě

Obr. 4: Instalace velkoplošného fasádního kolektoru v rámci zateplení domu

https://img.grada.cz/_t_/media/sprinx.bookimages/731148_250_0_fit.jpg

Zdroj: Solární soustavy: pro bytové domy
Autor: Matuška Tomáš

Štítky: Solární panely

Rozdělili jsme více než 45 článků nabitých informacemi o střechách do přehledných témat, která vám
rychle pomohou se v problematice vyznat. Nestrácejte čas hledáním a mějte vše na jednom místě.