Montáž a potrubní rozvody solárních termických systémů

V případě solárních systémů se rozlišují fotovoltaické systémy pro výrobu elektřiny a solární systémy pro výrobu teplé vody.

Solární systémy pro přípravu teplé vody se obvykle používají k zajištění teplé vody v domácnosti, k ohřevu bazénu, k podpoře vytápění a k výrobě procesního tepla. Nabízejí tak rozumnou alternativu ke klasickému ohřevu vody. Dnes se instalují převážně dvouokruhové systémy.

V prvním okruhu je přes kolektor čerpána teplonosná látka (směs voda-nemrznoucí směs) a absorbované teplo je předáváno pitné vodě přes výměník tepla v zásobníku teplé vody. Ve druhém okruhu je ohřátá pitná voda vedena ke spotřebiteli.

V jednookruhových systémech je voda přiváděna přímo přes kolektor a ohřívána. Tento systém se někdy používá k ohřevu bazénové vody bez nebezpečí mrazu. Jednookruhové systémy v zemích s nebezpečím mrazu musí být možné uzavřít a vypustit pomocí vhodného řídicího systému.

Správné dimenzování systému je předpokladem pro uspokojivý provoz. U malých systémů v jedno/dvojdomech lze předpokládat spotřebu vody kolem 50 l teplé vody na osobu a den. Při specifikaci teploty 50 °C a nutných rezervách pro dny s menším zářením by plocha kolektoru měla být asi 2 m² na osobu.

Materiály pro potrubí

Nabídka vhodných materiálů pro potrubí k solárnímu okruhu:

dostatečná teplotní odolnost
odolnost proti glykolu
odolnost proti vysokému tlaku
potřebná odolnost proti povětrnostním vlivům a korozi pro venkovní použití (žádné pozinkované trubky).

Nádrž na teplou vodu

Zásobník teplé vody by měl mít objem 1,5 až 2 násobku denní spotřeby teplé vody na osobu, tedy asi 100 litrů na osobu, aby se uchovala teplá voda i na dny s menší radiací.

Skladovací nádrže by měly mít štíhlý válcový tvar, aby bylo zajištěno dobré teplotní rozvrstvení. Akumulační nádrž by měla mít minimálně 10 cm přiléhavé tepelné izolace bez mezer, aby se minimalizovaly tepelné ztráty.

Solární okruh

Solární okruh slouží k transportu tepla mezi kolektorem a výměníkem v zásobníku teplé vody. Obvod by měl být co nejkratší; pro systémy v jedno/dvojdomech obvykle postačuje průměr potrubí 15 mm nebo 18 mm. Vysoké teploty přes 110 °C v kolektoru a v okruhu kolektoru vyžadují také přizpůsobenou tepelnou izolaci potrubí. Venku musí tepelná izolace odolat i UV záření, povětrnostním vlivům a poškození ptactvem. Proto tam musí být použity materiály odolné vůči UV záření a/nebo olovnaté materiály s odpovídající teplotní odolností. Často používané pěnové materiály, které jsou určeny pouze pro topné systémy do 90 °C, zde často selhávají již po několika dnech.

Pro požadavky kolektorového okruhu jsou na trhu dostupné speciální pěnové materiály. Kromě toho existuje možnost tepelné izolace pomocí kamenné nebo skleněné vlny a melaminové pryskyřice. Potrubí musí být izolováno proti tepelným ztrátám v souladu s tloušťkami izolace podle vyhlášky o otopném systému. V menších systémech pro jedno/dvojdomy je běžný průtok 30 až 50 litrů na m² plochy kolektoru. Tlaková zkouška musí být provedena podle pokynů výrobce solárního systému.

Tvorba páry při stání

Pokud je solární soustava v klidu, např. protože zásobník je již plně nabitý a nedochází k žádnému odběru nebo není v provozu čerpadlo kolektorového okruhu, může se v kolektorech tvořit pára, pokud sluneční záření pokračuje. Parní prostor obvykle odpovídá objemu kolektoru a krátkému úseku připojovacího potrubí.

U běžných plochých kolektorů se dosahuje klidových teplot až 250 °C, u vakuových trubicových kolektorů dokonce až 350 °C. Při opětovném spuštění systému po takovéto klidové fázi se mohou v solárním okruhu během velmi krátké doby vyskytnout poměrně vysoké teploty. Měření Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) ukazují, že při nenaplněném plochém kolektoru, tedy ve fázi výstavby, kdy je vystaven slunečnímu záření, se může na kolektoru při pokojové teplotě objevit přibližně 160 °C (teplota kolektoru 210 °C). V závislosti na počasí to může být i několik měsíců, v závislosti na postupu stavby. Těsnicí kroužky EPDM by zde již byly pravděpodobně poškozeny – aniž by byl systém uveden do provozu.

Použití měděných tvarovek

Jako tvarovky pro měděné trubky se proto doporučuje použití měděných lisovacích tvarovek SANHA® (řada 12000/13000). Alternativně jsou k dispozici lisovací systémy SANHA® NiroSan® řady 18000 (nerezová ocel) nebo NiroTherm® Industry (řada 98000).

Oba lisovací systémy (viz také www.SANHA.com/en/about-SANHA/news-and-press-releases/news/5-reasons-to-use-press-fittings/) mají vyšší teplotní odolnost díky těsnícímu kroužku FKM a jsou vhodné pro směsi vody a glykolu ve všech směšovacích poměrech. Při vysokých teplotách, jak je popsáno výše, však i těsnící kroužky FKM dosahují svých limitů. Proto by potrubní systém neměl být napojen přímo na plochu kolektoru, ale měla by být dodržena vzdálenost minimálně 3 metry.

V případě vakuových trubicových kolektorů se doporučuje, aby spojení kolektoru a solárního okruhu, jakož i ostatní spojení v samotném solárním okruhu byly provedeny pomocí tvrdého pájení, protože se v přechodových bodech a na ostatních spojích mezi potrubím a tvarovkami mohou objevit teploty až 280 °C, když se systém po zastavení znovu spustí.

Vedení potrubí

Přívodní a vratné potrubí musí být položeno se spádem, aby bylo možné systém v případě potřeby vypustit. U solárního okruhu je třeba věnovat zvláštní pozornost změně délky potrubí. Vzhledem k očekávaným vysokým teplotním rozdílům se měděné nebo nerezové trubky několikanásobně roztahují ve srovnání s konvenční teplovodní instalací. Tato dilatace na délku musí být zohledněna vhodným upevněním (kompenzátory) a instalací dilatačních kolen nebo ohebných spojů v potrubí. Solární potrubí se dimenzuje stejně jako topné potrubí.