Teplovodní solární panely

Výrobu vlastních solárních panelů jsem hned z kraje zavrhnul. Ne že by to bylo nemožné, ale je to časově náročné a člověk tím zase tolik neušetří. Samotné panely jsou pouze část investice. Projížděl jsem internet a hledal nějaké levné panely, které by šly použít. Nakonec jsem narazil na firmu Intama plus s.r.o., u které jsem sice nenašel moc referencí, ale panely a celkově instalační materiál měli oproti ostatním dodavatelům poměrně levný. Po docela dlouhé době rozmýšlení jsem se odhodlal a objednal dva panely, potrubí, čerpadlo a nějakou další „bižuterii“ pro kompletaci.

Po několika mailech s upřesněním typu střešní krytiny jsme se s pánem domluvili, že až pojede mým směrem, že panely a ostatní materiál naloží a přiveze. Po pár týdnech dorazil, panely jsme složili do garáže a tím to prozatím končilo. Ostatně tou dobou byl leden a k instalaci solárních kolektorů chyběl ještě obrovský kus cesty. S ohledem na aktuální zdražování všeho (rok 2022) je lepší mít materiál v domě, než čekat na další navýšení jeho ceny.

„Z venku“ solární systém vypadá velice jednoduše – několik panelů na střeše. Opak je ale pravdou – solární systém se skládá ze spousty komponent. V případě použití dvou panelů jako v mém případě, je cena samotných panelů pouze 1/3 celkových nákladů! Je potřeba myslet na montážní materiál na střechu (lišty, šrouby, háky, …), spojovací materiál (je zde spousta mosazných armatur), odvzdušňovací armatura, izolované potrubí mezi panely a nádrží, čerpadlová skupina s expanzní nádobou a pojišťovacím ventilem, teplonosná kapalina (musí být nemrznoucí a odolávat vysokým teplotám) a solární termostat s čidlem a vedením až k panelů.

Objednal jsem tento materiál (zjednodušený výpis):

• Solární kolektor 2x

• Sada svěrného šroubení (propojení a připojení panelů)

• Konstrukce pro montáž panelů (Al profily, háky, držáky, šrouby)

• Odvzdušňovací sada pro solární systém (včetně separátoru vzduchu)

• Expanzní nádoba s držákem na zeď a nerezovou hadicí

• Čerpadlová skupina s montážním materiálem (redukce na potrubí)

• Teplonosná kapalina (do systému padlo cca 30 litrů)

• Solární potrubí – dvojitá trubka v izolaci s vestavěným kabelem pro měření teploty panelu

• Armatury pro připojení nerezového potrubí (převlečné matice, těsnění, …)

• Těsnící vlákno pro těsnění závitů (možné použít i pro vyšší teploty)

• Solární regulátor jsem si sám naprogramoval v řízení topení domu. Nebylo tedy nutné ho objednávat samostatně.

Montáž samotnou jsem začal pozvolna instalací čerpadlové skupiny a expanzní nádoby na stěnu. Stačilo pouze na pár hmoždinek, namontovat dvě „krabice“ na zeď. Dále jsem připravil potrubí z technické místnosti na půdu (+ držáky na zeď) a armatury pro připojení k akumulační nádrži. Ono se řekne napojení trubky na nádrž… Ale v reálu je to koleno, redukovaná vsuvka, nátrubek a šroubení pro potrubí. Vše samozřejmě napakovat těsnící páskou a sešroubovat. To samé u vývodu z nádrže. Tam je ještě vypouštěcí ventil, takže – koleno, T-kus, kohout se zátkou, redukovaná vsuvka, nátrubek a šroubení na potrubí. Z jedné přechodky se tedy téměř vždy „vyklubou“ vždy alespoň tři mosazné díly.

Na montáž nerezového „vlnovcového“ potrubí jsem si od známého topenáře zapůjčil lisovací přípravek. Na několik málo spojů se nevyplatí ho kupovat, ale pro správnou těsnost je nutné ho použít..

Potrubí jsem čistě uřízl řezacím přípravkem, nasunul matici (nezapomenout!) upnul do držáku potrubí poslední dvě vlny, zasunul do lisovacího přípravku a konec potrubí zalisoval. Jednoduchá práce – ale bez správného zakončení potrubí se nedá dlouhodobě spolehnout na těsnost spojů.

Na půdě jsem na krov v nejvyšším místě umístil odlučovač bublin s automatickým odvzdušňovacím ventilem. Jednoduše jsem přišrouboval objímku a do té upnul odlučovač. Mezi automatickým „odvzdušňovákem“ a odlučovačem je ještě manuální kulový ventil. Stejným způsobem jako v technické místnosti jsem přidělal přívodní a odvodní nerezovou hadici.

Dále následoval prostup na střechu a montáž držáků. Ze střechy jsem sundal řadu plechové krytiny a vyvrtal do pláště střechy vykružovákem průchod na protažení hadic. Protože je otvor i skrz pojistnou hydroizolaci, nalepil jsem nad díru další kus izolace tak, aby případná voda obtékala a stékala dolu po hydroizolaci.

Háky jsem přišrouboval přes laťování přímo do krovu. Použil jsem 180 mm dlouhé šrouby (80 mm má laťování, zbytek je krov), tak pevnost bude snad dostatečná. Každý hák je přišroubován dvěma šrouby a celkově je použito 6 háků. Rozteč háků musí být o cca 300 mm menší než je výška panelů. Bohužel jsem musel spodní háky umístit přes krytinu, protože deska plechu tak vycházela. V tomhle ohledu má klasická krytina určitě výhodu. Hák je podmazaný střešním tmelem a v dírách na šrouby a pod a nad hlavičkou je také tmel. Na hácích je šrouby M10 připevněna hliníkové lišta, na které jsou panely položeny a stahovacími háky přitaženy. Montáž samotná není nijak složitá, ale je potřeba to vše správně rozměřit. Určitě je dobré alespoň změřit úhlopříčky, aby panely nebyly na střeše šikmo.

Na spodní lištu se před montáží panelů připevní háky proti sklouznutí panelu (na každý panel dva) a panely se na ně položí. Opírají se tedy o hák, dvě lišty a pomocí dalších čtyřech menších háků jsou přitisknuty k lištám. Bohužel ze střechy moc fotek nemám, protože jsem u sebe neměl moc mobil.

Největší problém se zdálo přemístění panelů na střechu. Sice nejsou nijak extrémně těžké (jeden panel má cca 30 kg), ale pro jednoho člověka určitě neforemné. Zvlášť při vyzvednutí cca 6 metrů do výšky. Nějakou dobu jsem přemýšlel, jak panely na střechu umístit. Ve hře byl i jeřáb, který by musel být z druhé stran domu, protože na tu, kde by měly panely být se nedostane. To by znamenalo použít poměrně velký jeřáb na přemístění dvou lehkých krabic…trošku jako s kanónem na vrabce.

Potom jsem zjistil, že má soused menší jeřábek (nebo spíš takové rameno) na vozíku za auto. Dosah je cca 4 metry, takže by šel panel umístit alespoň na střechu a na střeše pak už „ručně“. Domluvili jsme se, ale jak to tak bývá, nebyl čas, něco do toho vlítlo, dovolená atd… A já bych chtěl využít alespoň chvíli letní slunce. Rozhodl jsem se tedy na manuální vytažení panelů na střechu.

S kámošem jsem se domluvil, že mi půjde pomoct. Připravil jsem si na střechu žebřík, který jsem proti běžné zvyklosti otočil. Na druhé straně žebříku totiž nejsou překážky jako různé háky a podobně. Za montážní otvory na bocích panelu jsem přivázal provaz a vylezl si na střechu. Já jsem panel na střeše táhl, kámoš na žebříku panel strkal. No, ve výsledku to tak těžké nebylo…Po té co byl panel na střeše, tak už jsem si ho zase sám umístil na držáky. Panel jsem jakoby položil na sebe a pohyboval jsem se po laťování. Když byl panel umístěn na svém místě z pod panelu jsem se vykulil. Tímto způsobem se daly vytáhnout na střechu dva panely asi za 10 minut.

Po vytažení a ukotvení prvního panelu přišlo na řadu připojení k potrubí. Konce potrubí jsem očistil „drátěnkou“ Scotch-brite, do trubek umístil mosazné vložky a namontoval svěrné šroubení. To jsem pořádně, ale s citem dotáhl. Nejsložitější bylo spojení dvou panelů, protože šroubení nemá žádnou velkou vůli a trubky z panelů nemusí jít úplně přesně proti sobě. Ale i to se dalo během několika minut zvládnout. Na přívodní a vývodní trubku jsem nalisoval zakončení a přišrouboval k panelu. Do jímky u výstupu z panelu jsem vložil teplotní čidlo a zajistil proti vypadnutí.

Další fází bylo natlakování systému nemrznoucí směsí. Na to jsem použil obyčejné zahradní čerpadlo v součinnosti s oběhovým čerpadlem solárů. Na přívodní armaturu jsem připojil vývod z čerpadla a na vývodní armaturu jsem přidělal hadici, která šla zpět do kbelíku s kapalinou. Čerpadlo jsem zapnul a protože mělo poměrně malý výtlak, počkal jsem, až se kapalina dostane do oběhového čerpadla a zapnul i to. Obě čerpadla začala čerpat kapalinu do systému, po chvíli začala vytékat zpět do kbelíku. Podle manuálu by se mělo čerpat, dokud jdou z hadice bubliny a k tomu ještě alespoň 3 minuty. Čekal jsem tedy, dokud z okruhu solárů nevytékala kapalina bez bublin a k tomu ještě nějaký další čas – vlnovcová trubka má nevýhodu, že má na sobě dost záhybů, kde by mohly být bubliny schované. Systém je sice možné i nadále odvzdušňovat, ale je nejlepší co nejvíce vzduchu ze systému vytlačit hned na začátku. Protože čerpadla dokázala systém natlakovat pouze na cca 0,8 baru, bylo nutné tam trochu kapaliny ještě „došťouchnout“. Na to jsem si půjčil manuální zkušební pumpu Rothenberger, kterou jsem k solárnímu systému připojil a dotlačil kapalinu tak, aby tlak v systému byl cca 3 bary. Zkontroloval jsem netěsnosti a po kontrole jsem mohl zakrytovat střechu a zaizolovat spoje trubek.

Řízení jsem měl již připravené předem. V mém případě se jedná o teplotní čidlo v kolektoru, čidlo v nádrži ve výšce výměníku a relé, které spíná oběhové čerpadlo. Ještě tu jsou dvě tepelná čidla na vstupu a výstupu z výměníku. Ty se na regulaci nijak nepodílí, ale je možné vidět teplotní spád ve výměníku.

Řízení probíhá jednoduchým způsobem – porovnává se teplota v akumulační nádrži s teplotou solárního kolektoru. Pokud je teplota v kolektoru alespoň o 10 stupňů vyšší než v nádrži, spustí se oběhové čerpadlo. Při poklesu teploty je čerpadlo ještě spuštěno několik sekund. Dále je tu hlídání přehřátí nádrže – pokud je nádrž nahřáta nad 90 °C, dochází k jejímu vychlazování v noci. Protože mám akumulační nádrž o objemu 1000 litrů, doufám, že tento systém nebude muset nikdy zasáhnout… Teploty a časy je samozřejmě možné uživatelsky nastavit a pokud bude nějaký jiný, lepší způsob regulace, je možné ho přeprogramovat.

V den, kdy jsem montoval kolektory bylo „pod mrakem“ a ke konci montáže už podvečer… Takže v „nultý“ den se žádná výroba tepla nekonala. Ale hned druhý den ráno začalo svítit slunce a kolektory mohly začít plnit svůj účel.

Je složité nějak objektivně říci, kolik soláry vyrobí tepla. Záleží na mnoha okolnostech – teplota nádrže, venkovní teplota, intenzita a úhel slunce, síla větru, atd… Hned první den provozu (první třetina srpna) při počasí, kdy byl venku mírný vítr, teplota okolo 22 °C (ráno a večer 18 °), ale téměř celý den svítilo slunce, došlo k nahřátí 1000l nádrže z teploty 23° C na 35 °C. To je ekvivalent cca 14 kWh elektrické energie. Další dny teplota v nádrži dále stoupala – záleželo na odběru tepla. Výroba tepla s termickými kolektory je nejvíce závislá na přímém osvitu slunce, výkon se tedy bude samozřejmě měnit s denní dobou a ročním obdobím. Celkem mě překvapilo, že kolektory se zahřejí na docela vysokou teplotu i když je „pod mrakem“. Nesmí být samozřejmě úplně „černo“. Ale pokud by byla teplota v nádrži nízká, tak i nepřímé slunce dokáže panely ohřát natolik že sepne čerpadlo. Tedy i v půlce září, kdy se ještě netopí, venku je už chladněji, ale slunce několikrát za den vyleze se čerpadlo několikrát spustí a 1000l nádrž se ohřeje o několik málo stupňů. Je možné si to přirovnat k autu – když vlezete do auta, které bylo celý den na přímém slunci, je v něm 50 °C. Ale i když slunce přímo nesvítí, je v autě třeba i přes 30 °C.

Protože používám custom systém, můžu si jakékoliv funkce upravit, doprogramovat. Nejjednodušší věcí je třeba zobrazení grafu teplot. Můžu si celý den logovat teploty, upravovat časy a teploty spouštění abych vyladil systém k většímu výkonu. Samozřejmě, vše je závislé na slunci a vždy je potřeba nějaký kompromis.

Na grafu níže je záznam teplot trvající 10,5 hodiny (38000 sekund). Ráno se kolektory neohřívají. Pro spuštění čerpadla je nutné, aby teplota v panelu (modrá křivka) stoupla o cca 15 °C nad teplotu dolní části nádrže (silná žlutá křivka). To se stane až cca okolo 8000. sekundy. Protože se voda v nádrži nemíchá, je vidět, že se nahřívá nejprve spodní část nádrže (žlutá křivka). Teprve po zvýšení teploty dolní části nádrže a po uplynutí nějakého času se začne prohřívat i středí a horní část nádrže (silná modrá a zelená křivka). Voda se v nádrži samozřejmě rozkládá podle své teploty. Z konce grafu je patrné, že rozdíl teplot mezi horní a dolní částí nádrže jsou cca 2 °C. Teplotní spád na tepelném výměníku je cca 4 – 6 °C. Vše se samozřejmě mění s teplotou. Za den se teplota 1000 l vody díky slunečnímu svitu zvýšila o cca 6 °C.

Nahřátou vodou se okamžitě předehřívá voda, která putuje do bojleru – je znát rozdíl, když jde do bojleru studená voda z řádu, nebo voda předehřátá na více než 45 °C. Sice ji je potřeba dohřát elektrickou energií, ale místo řekněme 3,5 kWh za den je spotřeba 0,5 kWh. Podle ceny energií to může být úspora 6, ale také 35 Kč/den. Dále je možné s touto teplou vodou v přechodných obdobích topit. Na jednu stranu je blbost topit v létě, ale proč si třeba netemperovat dlažbu v koupelně? Zvlášť když i v létě jsou dny, kdy je přes den relativně slunečno, ale navečer jdou teploty poměrně nízko. Nyní v září je stále možné zatopit v podlahovém topení „zadarmo“ energií ze slunce.

Dalším krokem by mohla být instalace fotovoltaických panelů. Elektřina by se spotřebovávala v domě, přebytky by bylo možné používat na další nahřívání akumulační nádrže. Cena je zatím vysoká a energetický blázinec ke konci roku 2022 toto pouze podtrhuje. Snad půjde cena níž. No, uvidíme v budoucnu. Buďte naladěni 😉.