Vše začalo někdy v únoru 2011 o dlouhých zimních večerech, kdy jsem narazil na výborné stránky o využívání energie slunce k ohřevu vody nebo vytápění. Jedná se o stránky Build It Solar. Autorem tohoto inspirativního webu je Gary Reysa, který velkým nadšencem a praktikem v tomto oboru a je inspirací pro spoustu kutilů na celém světě. Tento člověk inspiroval i mě svým velice jednoduchým nízkorozpočtovým systémem solárního ohřevu vody. Na svých stránkách tento projekt nazval $1,000 solar water heating system. Celý systém včetně solárního kolektoru z PEX trubek, akumulační nádrže, čerpadla a řídící jednotky měl stát symbolických 1000 dolarů, což je zhruba 1/6 nákladů na komerční systém s podobnými parametry. Systém je unikátní tím, že místo měděných trubek v solárním kolektoru používá topenářské PEX trubky, které mají sice o hodně horší parametry co se týče tepelné vodivosti, jsou však velmi levné a pro daný účel postačující. Na svých stránkách Gary prezentoval i experiment, kdy porovnával kolektor zhotovený z měděných trubek připájených na měděný plech, kolektor z měděných trubek na které je nalisován hliníkový plech (mezi plechem a trubkou je vrstvička silikonu) a kolektor z PEX trubky s nalisovaným hliníkovým plechem. Test ukázal, že pokud budeme brát účinnost prvního panelu jako základnu 100 %, tak při použití mnohem levnějšího hliníkového plechu na přenos tepla klesne účinnost o nepatrné 4 %. Při použití PEX trubky se účinnost sníží o 16 %, což je ovšem rovněž velmi dobrý výsledek. Díky sníženým nákladům na metr čtvereční kolektoru je možno si postavit prostě větší kolektor, který nižší účinnost spolehlivě vynahradí. Pravdou ovšem je, že většina projektů, které se inspirovaly tímto projektem nakonec zvolilo variantu měděných trubek obalených hliníkovým plechem. Já chtěl vyzkoušet netradiční pojetí, tedy s PEX trubkou.

Vzhledem k tomu, že rád kutím, ale podobně velký projekt jsem ještě nikdy nedělal, byla to pro mne výzva. Na českých web stránkách se moc lidí stavbě solárních systémů nevěnuje, nicméně jeden kvalitní web na toto téma existuje a rovněž mi byl cennou inspirací.

Na obrázku je vidět již dokončený solární kolektor, který je umístěn na stěně hospodářské budovy nezvykle kolmo, tedy v úhlu 90°, ale to má svůj důvod. Cílem je totiž maximalizace solárního zisku v zimě a přechodných obdobích. Naopak v létě, kdy jsou dlouhé dny a je nejtepleji, tak kolmá poloha sníží solární zisk asi na polovinu oproti optimálnímu naklonění na cca 50°. V létě se tak zabrání přehřívání kolektoru, což je vzhledem k použitým materiálům nutnost. Kolmá poloha tedy zajistí velice vyrovnané solární zisky po celý rok. Vzhledem k tomu, že sluneční paprsky dopadají na kolektor zvláště v létě pod vysokým úhlem, bylo třeba adekvátně zvětšit plochu kolektoru. Výborně se dá simulovat a spočítat množství dopadající energie na metr čtvereční plochy dle různých proměnných na stránkách PV Education.org. Pomocí těchto stránek jsem si spočítal teoretická množství energie, která můžu v jednotlivých ročních obdobích s kolektorem v dané poloze a orientaci zachytit. Nakonec jsem zvolil poměrně velkou plochu solárního kolektoru, která činí cca 7,5 m2. Délka kolektoru je zhruba 3,8 m, výška je 2 m.

Ve stručnosti shrnu technické parametry:

- Drainback systém, tzn, že pumpa cirkuluje kolektorem vodu z nádrže, cirkulační okruh není pod tlakem, po vypnutí čerpadla se voda samospádem vrátí zpět do nádrže, takže v kolektoru ani ve venkovním vedení nemůže zamrznout.

- Plocha kolektoru ... 7,5 m2.

- Orientace kolektoru je jihozápadním směrem, přičemž od jihu je odkloněn o 35° (azimut 215°), zeměpisná šířka 49,63°

- Délka potrubí od kolektoru do nádrže (PEX/AL/PEX trubka 20 mm) ... 2x18 m.

- Délka potrubí uvnitř kolektoru (PEX/AL/PEX trubka 20 mm) ... cca 38 m.

- Odvod tepla do trubek pomocí načerno natřeného hliníkového plechu o tl. 0,63 mm.

- Zasklení pomocí dutinkového polykarbonátu o tl. 10 mm.

- Akumulační nádrž o objemu cca 450 litrů, izolovaná vatou Rockwool o tl. 10-12 mm.

- Tepelný výměník v nádrži je tvořen 100 metrů dlouhým svitkem PEX/AL/PEX trubky o průměru 20 mm.

- Čerpadlo - centrifugální pumpa napájená 24V o výtlaku 7m s maximálním průtokem cca 650 l/h.

- Rozdíl mezi hladinou v nádrži a nejvyšším bodem potrubí v kolektoru je cca 5 m.

- Elektrický příkon celého systému je max. 20 W.

- Ochrana proti vysoké stagnační teplotě hlavně kolmou orientací kolektoru a pro případ výpadku elektřiny je čerpadlo automaticky napájeno záložním zdrojem - běžným olověným akumulátorem z auta, který se trvale dobíjí přes solární článek.

Při stavbě jednotlivých součástí solárního systému jsem průběžně pořizoval fotodokumentaci, takže podrobnější povídání o stavbě jednotlivých komponent je v následujících článcích:

2. Stavba solárního kolektoru

3. Montáž solárního kolektoru na stěnu

4. Stavba akumulační nádrže a tepelného výměníku

5. Instalace vedení od nádrže do solárního kolektoru

6. Volba čerpadla

7. Řídící jednotka

8. Rozpočet

9. Záznam teplot v nádrži a solárních zisků v jednotlivých dnech

Celkově tento solární systém prozatím splňuje moje očekávání, uvidíme jak to bude dál životností a poruchovostí.