Solární energie je čistá, levná a obnovitelná, u nás však má nevýhodu: nejvíc je jí k dispozici, když je potřeba nejmenší. Řešením mohou být vakuové kolektory.
Mnohé kolektory dosahují zvýšené účinnosti využitím skleníkového efektu: černé trubky s teplonosným médiem jsou zapouzdřené tak, že záření k nim proniká skrz skleněný kryt. U klasického kolektoru je pod tímto krytem vzduch, což sice umožňuje jednoduchou a levnou konstrukci, avšak zejména v chladnějších obdobích dne nebo roku vede k zvýšeným tepelným ztrátám a tím i k nižší účinnosti systému. V zimě je prakticky nepoužitelný, v létě má naopak přebytek výkonu.
Proto vznikly vakuové kolektory, které mají z prostoru obklopujícího trubky s kapalinou vyčerpán vzduch. Díky tomu pracují i v chladných obdobích nebo při zatažené obloze, kdy je schopen absorbovat rozptýlené (difusní) záření a energetický zisk je větší než ztráty. Jsou proto vhodné k celoročnímu provozu v našich klimatických podmínkách.
Výhody vakuových kolektorů obecně
- vyšší účinnost
- fungují i v chladnějších obdobích
- získávají teplo i při zatažené obloze
Nevýhody vakuových kolektorů
- podstatně vyšší cena
- vyšší hmotnost
- některé typy jsou mechanicky zranitelné
- vyšší nároky na odbornou instalaci
- některé typy mají nižší účinnost v létě
Celoroční využití
Vakuové kolektory se hodí především do celoročně obývaných objektů. Na rozdíl od klasických kolektorů jsou mnohem vhodnější pro topné systémy, protože získávají teplo mnohem déle i v přechodných obdobích roku. Při jasné obloze mohou ohřát vodu a/nebo pomáhat topnému systému domu i za hlubokých mrazů. V létě pak je možné využít přebytek výkonu k ohřevu vody v zahradním bazénu.
Typy vakuových kolektorů
- ploché (deskové)
- trubicové (U-pipe)
- trubicové kondenzační (Heat-pipe)
Deskové kolektory: levnější řešení
V principu jde o klasický deskový kolektor, ovšem konstruovaný tak, aby bylo možné z jeho zapouzdření odsát vzduch. Celá konstrukce (včetně všech průchodů) je proto řešená jako vzduchotěsná. Samozřejmostí je přední deska z tvrzeného skla pokrytá účinnou antireflexní vrstvou. Jde o nejlevnější řešení mezi vakuovými systémy, avšak také s nejméně příznivými vlastnostmi. Vakuum uvnitř plochého tělesa vyžaduje množství výztuh, které zabraňují zhroucení, někdy bývá zbytkový vzduch uvnitř nahrazen vzácným plynem. V současnosti je tato kategorie poněkud na ústupu.
Příklad
Dodavatel | typ | orientační cena |
Heliostar | 400V | cca 15 000 Kč |
Práce i při zatažené obloze
Vakuové trubicové kolektory někdy bývají označovány též jak „U-pipe“. Tento typ má zcela odlišnou mechanickou konstrukci a od dosavadních běžných plochých kolektorů (ať už klasických nebo vakuových) se na první pohled výrazně liší. Jde o soustavu dvoustěnných trubic ze speciálního skla, do nichž jsou zatavené kovové trubky s teplonosnou kapalinou. V podstatě jde o podobnou technologii, jaká se využívala například při výrobě skleněných elektronek – nebo stále používá pro výrobu termosek. Díky tomu je vakuum uvnitř stálejší a životnost při zachování vysoké účinnosti mnohem vyšší než u plochých vakuových typů. Pod skleněným povrchem bývá signální terčík s chemikálií reagující na přítomnost vzduchu. Tak lze snadno zjistit porušení vakua.
I v tomto případě je povrch skla opatřen účinnou antireflexní vrstvou. Za trubkami bývá ještě odrazná plocha. Trubicové uspořádání zvyšuje účinnost i tím, že vypouklý povrch je schopný přijímat záření z velkého rozsahu úhlů. Díky tomu zařízení mnohem lépe pracuje i při zatažené obloze. Má také mnohem rychlejší náběh výkonu, takže poměrně rovnoměrně dodává teplo od samého začátku dne až do soumraku.
Další výhodou trubkových kolektorů je, že při poškození jedné trubice (například krupobitím) není nutné vyměňovat celý kolektor. Výměna je obvykle velmi jednoduchá, spočívá v zasunutí trubice těsněné objímky. Lze ji tedy provádět bez demontáže kolektoru. Nevýhodou je, že tento typ trpí v létě přehříváním, při kterém může dojít k varu teplonosné kapaliny.
Příklad
Dodavatel | typ | orientační cena |
Solar Power cz | Green Pipe Vacuum VK 25 | 37 000 Kč |
Účinnost přes 90 % i v zimě
Systém trubicových vakuových kondenzačních kolektorů bývá označován též jako „heat pipe“. Na první pohled se podobají předchozím trubicovým a sdílí s nimi i jejich klady, ve skutečnosti však pracují na velmi odlišném principu. Kovové trubky zatavené do skleněných nejsou průtočné, ale slepé s uzavřenými konci. Horní z těchto konců je „ponořen“ do sběrné trubky s teplonosnou kapalinou, která prochází vrchní stranou kolektoru. Uvnitř je látka s nízkým bodem varu, například etylalkohol, glykol a podobně. Vlivem slunečního záření se médium odpařuje a stoupá k hornímu konci, kde kondenzuje a odevzdává své skupenské teplo teplonosné kapalině. Poté stéká dolů – o koloběh se opakuje.
Kondenzační kolektory vynikají vysokou účinností (přesahuje 90 procent) i v chladných obdobích, jsou však velmi citlivé na správné dimenzování celého systému. Z principu také vyplývá, že pro správnou funkci musí být instalované pod určitým minimálním sklonem doporučeným od výrobce.
Příklad
Dodavatel | typ | orientační cena |
Alter-eko s.r.o. | KTU 10 | 21 300 Kč |
Tecnotrade s.r.o | Tecnohit CC47-1.5-18 | 13 400 Kč |
Názory se různí
Kolem vakuových kolektorů se rozvinula široká diskuse, která zatím nemá vítěze - podle jedněch jde o vhodný typ pro celoroční užití, zatímco druzí tvrdí, že nárůst ceny oproti jednoduchým kolektorům nemůže vyvážit „vydolování“ nevydatného množství tepla ze zimního slunce. Podle této strany je lepší za málo peněz užívat slunce v době, kdy je ho dost - a v zimě prostě topit jinak.