Solární vytápění jako doplněk k kotli

Slnko dopadá na strechu domu zadarmo každý den, no drtivá většina domácností ho na ohřev vody vůbec nevyužívá – kotol nebo tepelné čerpadlo tak musí naskočit i v horký červencový den jen proto, aby ohřál pár desítek litrů teplé užitkové vody na sprchování. Solární ohřev jako doplněk k kotlu je přesně o tomto: nejde o náhradu hlavního zdroje tepla, ale o rozumné doplnění, které v teplých měsících převezme většinu ohřevu TÚV a odlehčí kotol od zbytečného cyklování.

Solární systém na ohřev vody (teplovodní solární sestava) se skládá z solárních kolektorů umístěných na střeše, které ohřívají tepelnou kapalinu – směs vody a nemrznoucí látky – dále z solárního zásobníku s výměníkem tepla, z čerpadlové jednotky, která zajišťuje oběh kapaliny, a z řídicí jednotky, která celý proces vyhodnocuje a spíná. Všechny tyto komponenty tvoří uzavřený, samostatný okruh, který se napojuje na existující vytápěcí systém domácnosti jen v bodě solárního zásobníku.

V tomto článku si rozobereme, z čeho se solární sestava reálně skládá, jaký je rozdíl mezi plochými a vákuovými kolektory, jak funguje solární zásobník, řídicí jednotka i čerpadlová skupina, jakým způsobem se řeší rozvod potrubí a uchycení kolektorů na různé typy střech, a nakonec i to, proč solární okruh potřebuje vlastní expanzní nádobu a pravidelné plnění. Pokud zvažujete solární doplněk ke svému kotlu, tento přehled vám pomůže pochopit, do čeho reálně investujete a co od takového systému můžete a nemůžete očekávat.

Solární sestava se skládá ze čtyř vzájemně propojených komponentů.

Co přesně obsahuje solární sestava a jak spolupracuje s kotlem

Solární systém není jedno zařízení, ale součet více vzájemně propojených komponentů. Na střeše jsou umístěny solární kolektory, jejichž úkolem je zachytit sluneční záření a přeměnit ho na teplo v tepelné kapalině – směsi vody a nemrznoucí látky, která musí odolat mrazu v zimě i vysokým teplotám v létě, kdy kolektor není využíván (například během dovolenky). Tato kapalina cirkuluje uzavřeným okruhem směrem do technické místnosti, kde předá teplo přes výměník v solárním zásobníku.

Solární zásobník je centrálním bodem, kde se setkává solární okruh s existujícím vytápěcím systémem domácnosti. Kotol (plynový, elektrický nebo jiný zdroj tepla) do zásobníku nadále dokuruje vodu na požadovanou teplotu vždy, když slunečního tepla není dostatek – v praxi to znamená, že systém doplňuje hlavní zdroj tepla, ale ho nenahrazuje. Nejvíce dokáže solární sestava pokrýt právě ohřev teplé užitkové vody v letních měsících, kdy je slunečního záření dostatek a spotřeba tepla na vytápění místností je minimální nebo nulová.

Řídicí jednotka je „mozkem“ celé sestavy – porovnává teplotu na kolektoru s teplotou v zásobníku a na základě tohoto rozdílu rozhoduje, kdy má smysl spustit oběh. Čerpadlová jednotka je zase „srdcem“ – fyzicky zajišťuje pohyb kapaliny okruhem. Bez kteréhokoli z těchto prvků by systém buď vůbec nefungoval, nebo by fungoval neefektivně (například by čerpadlo běželo i v případě, že je kolektor chladnější než zásobník, čímž by teplo odebíralo místo dodávání). Kompletní přehled toho, jak si vybrat vhodnou sestavu pro konkrétní dům, najdete v článku Jak vybrat solární systém na ohřev vody.

Výběr typu kolektoru závisí na tom, zda jde hlavně o letní ohřev nebo o výkon i mimo sezónu.

Ploché nebo vákuové kolektory – jak si vybrat

Při výběru kolektoru se téměř vždy řeší otázka, zda zvolit plochý nebo vákuový (trubkový) typ. Ploché kolektory mají absorpční plochu pokrytou tvrzeným sklem uloženým v izolovaném rámci. Jejich hlavní výhodou je nižší nákupní cena a větší mechanická odolnost – znesou například krupobití lépe než křehčí vákuové trubky. Pro běžný ohřev teplé užitkové vody v našich klimatických podmínkách ploché kolektory obvykle plně postačují a jsou proto nejčastější volbou při doplňkovém solárním ohřevu ke kotlu.

Vákuové (rúrkové) kolektory naopak dosahují vyšší výkon zejména při nízkých venkovních teplotách a při nižší intenzitě slunečního záření – tedy typicky v zimě, na jaře nebo na podzim, kdy slunce nesvítí tak silně a vzduch je studený. Tato vlastnost má však svou cenu doslova i obrazně: vákuové kolektory jsou dražší a křehčí než ploché varianty. Při rozhodování proto záleží hlavně na tom, jakou úlohu má solární systém v konkrétní domácnosti hrát – pokud je cílem především levný letní ohřev TÚV jako doplněk k kotlu, ploché kolektory jsou logickou a ekonomičtější volbou. Pokud je naopak cílem získat co nejvíce sluneční energie i mimo letní měsíce, vákuové kolektory nabízejí lepší výkon za cenu vyšší investice a nutnosti opatrnějšího zacházení při montáži i během provozu (například při čištění sněhu ze střechy).

Podrobnější porovnání obou typů kolektorů včetně jejich vhodnosti pro různé typy budov najdete v samostatném článku Ploché vs. vákuové solární kolektory. Tam se dozvíte i to, na co všechno myslet při výběru konkrétního modelu.

Solární zásobník – zásobník se dvěma výměníky tepla

Běžný elektrický bojler není pro solární ohřev vhodný, protože nemá výměník napojený na solární okruh. Solární zásobník má oproti standardnímu bojleru navíc aspoň jeden výměník tepla, který je připojen právě na solární okruh – velmi často má dokonce dva výměníky, přičemž druhý slouží k doplnění tepla kotlem, když solární energie nestačí. Díky tomuto uspořádání se voda v zásobníku ohřívá nepřímo: solární tepelná kapalina cirkuluje odděleně ve svém uzavřeném okruhu a nikdy nepřichází do přímého kontaktu s užitkovou vodou, kterou si doma pustíte z kohoutku.

Toto oddělení je důležité hned z dvou důvodů. Po prvé, tepelná kapalina v solárním okruhu obsahuje nemrznoucí složku a není určena pro přímý kontakt s pitnou vodou. Po druhé, díky dvěma nezávislým výměníkům může zásobník přijímat teplo současně ze dvou různých zdrojů – ze slunce přes solární okruh a z kotlu přes klasický vytápěcí okruh – a inteligentně kombinovat oba zdroje podle toho, který je v dané chvíli k dispozici. V praxi to znamená, že v slunečný letní den dodá teplo téměř výhradně solární okruh, zatímco v zamlžený zimní den převezme téměř celou zátěž kotl v přes druhý výměník – zásobník sám o sobě mezi těmito režimy nepřepíná manuálně, pouze fyzicky přijímá teplo z toho zdroje, který je v daném momentě teplejší.

Výběr správné velikosti a konfigurace solárního zásobníku závisí na počtu členů domácnosti, od plochy kolektorů a také od toho, zda má zásobník sloužit jen na TÚV, nebo má částečně přispívat i k vytápění. Detailní návod na výběr konkrétního zásobníku najdete v článku Jaký solární zásobník potřebuji.

Řídicí jednotka a čerpadlová skupina – mozek a oběh systému

Řídicí (solární) jednotka neustále porovnává teplotu na kolektoru a teplotu v zásobníku pomocí čidel umístěných na obou místech. Až se kolektor zahřeje o přednastavený teplotní rozdíl více než zásobník, řídicí jednotka zapne obehové čerpadlo solární skupiny a teplo začne být přenášeno do zásobníku. Když se rozdíl sníží pod nastavenou hranici (například večer, když slunce zapadá, nebo když je zásobník už dostatečně zahřát), čerpadlo se opět vypne – systém tak pracuje automaticky, bez nutnosti manuálního zásahu.

Čerpadlová jednotka fyzicky zajišťuje obeh tepelné kapaliny a v jednom kompaktním bloku obvykle obsahuje samotné obehové čerpadlo, uzavírací ventily, teploměry a manometry na kontrolu teploty a tlaku v okruhu, a pojistný ventil pro případ příliš vysokého tlaku. Toto kompaktní řešení výrazně usnadňuje montáž i následnou údržbu – všechny důležité prvky jsou přehledně na jednom místě místo rozptýlených komponentů po celé technické místnosti.

Přesně proto, že řídicí jednotka i čerpadlová skupina musí být vzájemně kompatibilní a správně nastavené, se vyplatí věnovat jejich výběru stejnou pozornost jako výběru samotných kolektorů. Více o tom, jak tyto dva komponenty spolu fungují a na co si dát pozor při jejich kombinování, najdete v článku Řídicí jednotky a čerpadlové skupiny solárních systémů.

Rozvody mezi kolektorem a technickou místností

Tepelná kapalina musí překonat cestu od kolektorů na střeše až po solární zásobník v technické místnosti, často přes podlahu, šachtu nebo fasádu domu. Na tento rozvod se tradičně používá klasické měděné nebo nerezové potrubí, které se následně izoluje přímo na místě montáže – tedy montér musí potrubí nejprve uložit a až poté ho krok za krokem izolovat proti tepelným ztrátám a povětrnostním vlivům.

Alternativou je předizolovaná flexi trubka 2v1, která v jednom ohybném plášti vede současně přívodní i vratné (spínačové) potrubí, přičemž je už z výroby izolovaná. Tato konstrukce výrazně zkracuje čas montáže, protože se nemusí nic dodatečně izolovat ani na střeše, ani v šachtě – stačí trubku natáhnout z bodu A do bodu B a napojit. Pro montážní firmy i pro domácnosti, které řeší rekonstrukci střechy nebo mají omezený čas na instalaci, je to praktická volba, která snižuje riziko chyby při izolování na střeše ve výškách.

Krátké úseky rozvodu, například přímo v technické místnosti při napojení na čerpadlovou jednotku nebo zásobník, se často řeší pomocí ohybného nerezového potrubí (vlnovce), které je odolné vůči vysokým teplotám, jaké se v solárním okruhu běžně vyskytují, zejména když kolektor není odebíraný a kapalina v něm může dosahovat vysokých teplot.

Vyber mezi klasickým potrubím a flexi trubkou 2v1 závisí hlavně od délky trasy, od přístupnosti střechy a od toho, kolik času má montážní firma na instalaci vyhrazené. Podrobný rozbor obou řešení najdete v článku Solární potrubí a nerezové vlnovky – jak fungují.

Přichycení kolektorů podle typu střechy

Kolektory se nedají jen tak položit na střechu – potřebují špecializovanou montážní konstrukci, která odpovídá přesně typu střechy i rozměrům konkrétního kolektoru. Na šikmé střeše se konstrukce liší podle druhu krytiny – škridla, plech nebo bobrovka si vyžadují odlišný způsob kotvení, aby se krytina při montáži nepoškodila a přichycení zůstalo dlhodobě stabilní i při silném větru a sněhové zátěži.

Na ploché střeše se naopak používá montážní konstrukce se nastavitelným sklonem, zpravidla aspoň 15 stupňů. Tento minimální sklon není náhodný – zajišťuje, že se kolektor dokáže přirozeně samočistit dešťovou vodou, která po šikmé ploše kolektoru stéká a odplavuje prach a nečistoty. Bez dostatečného sklonu by se na povrchu kolektoru mohla dlhodobě držet špina, což by snižovalo jeho výkon. Kromě šikmé a ploché střechy je možné kolektory umístit i na fasádu nebo přímo na zemi, pokud to konfigurace pozemku a orientace na slunečnou stranu umožňují.

Klíčové je, aby montážní konstrukce přesně odpovídala rozměrům konkrétního typu kolektoru – nejde o univerzální díl, který pasuje na cokoli, ale o komponent navržený pro přesně definovaný model a způsob střechy.

Pokud řešíte montáž na netypickou střechu nebo nevíte, jaká konstrukce je pro váš kolektor vhodná, přehled jednotlivých řešení podle typu střechy najdete v článku Upevnění kolektorů – šikmá střecha, plochá střecha, fasáda.

Ceny jednotlivých komponentů solární sestavy se výrazně liší podle typu a funkce.

Expanzomat, plnění a tlak v solárním okruhu

Solární okruh je uzavřený, tlakový systém, což znamená, že tepelně přenášející kapalina v něm cirkuluje stále dokola bez kontaktu s okolitým vzduchem. Při vysokých teplotách, které kapalina v létě na kolektoru dosahuje, se jej objem zvětší – a právě na kompenzaci této objemové roztažnosti slouží vlastní expanzní nádoba solárního okruhu. Bez ní by narůstající tlak v systému mohl způsobit poškození potrubí, spojů nebo samotného kolektoru.

Systém se plní a odvzdušňuje pomocí ruční nebo elektrické plnicí pumpy přes plnicí ventily, podobně jako je to zvykem u běžného topného okruhu domu. Toto plnění není jednorázová záležitost jen při instalaci – v průběhu provozu systému může být potřeba okruh doplnit nebo odvzdušnit znovu, například po servisním zásahu nebo pokud se v systému objeví vzduchová bublina, která brání správnému oběhu kapaliny.

Kontrola tlaku v solárním okruhu patří mezi základní úkony, které by měl uživatel solárního systému sledovat – čerpadlová jednotka je právě proto vybavena manometrem, aby byl aktuální tlak vždy na očích. Podrobnější informace o servisu, plnění a nejčastějších poruchách solárních systémů najdete v článku Servis, plnění a časté poruchy solárních systémů.

Solární ohřev po celý rok – léto, přechodná období, zima

Přínos solárního systému se výrazně liší podle ročního období. V létě, kdy je slunečního záření nejvíce a zároveň se dom nevytápí, dokáže solární sestava převzít většinu ohřevu teplé užitkové vody – kotel v tomto případě naskakuje jen zřídka, případně vůbec, protože zásobník je dostačujícím způsobem zahřátý přímo ze slunce. Právě toto je hlavní a nejrealnější přínos solárního doplňku k kotlu, na který by měl každý zájemce primárně myslet při rozhodování o investici.

V přechodných obdobích, tedy na jaře a na podzim, je slunečního záření méně a jeho intenzita kolísá podle počasí – solární systém v těchto měsících přispívá k ohřevu vody částečně, ale kotel musí pravidelně dokurovat přes druhý výměník v solárním zásobníku. V zimě, kdy je slunečního svitu nejméně a zároveň je potřeba tepla na vytápění nejvyšší, přebírá téměř celou zátěž ohřevu vody i vytápění hlavní zdroj tepla – kotel nebo tepelné čerpadlo. Solární systém tedy není a ani nemá být navržen jako náhrada kotle, ale jako doplněk, který nejvíce ušetří právě v měsících, kdy by jinak kotel běžel neefektivně jen kvůli malému odběru teplé vody.

Přesný postup, jak se taková sestava montuje krok za krokem – od kotvení kolektorů přes rozvod potrubí až po zapojení zásobníku, čerpadlové jednotky a řídicí jednotky – najdete v článku Montáž solárního systému – postup krok za krokem.

Reálné příklady z praxe

Rodinný dům se šikmou střechou orientovanou na jih. Čtyřčlenná rodina v rodinném domě využívala na ohřev teplé užitkové vody výhradně existující kondenzační kotel se zásobníkovým ohřívačem. V létě kotel i přes nulovou potřebu vytápění stále pravidelně naskakoval jen kvůli dohřevu vody na sprchování a mytí. Při rekonstrukci střechy se rozhodla rodina systém doplnit o ploché solární kolektory, které se díky šikmé střechě s krytinou ze škridel upevnily pomocí montážní konstrukce určené přesně pro tento typ střechy. Existující zásobníkový ohřívač byl nahrazen solárním zásobníkem s dvěma výměníky – jedním pro solární okruh, druhým pro dokurování kotlem. Řízení čerpadla převzala solární regulace, která porovnává teplotu kolektoru a zásobníku a spíná obehové čerpadlo jen v případě, že má smysl teplo přenášet. Protože rekonstrukce střechy probíhala zároveň s výměnou krytiny, na rozvod mezi kolektory a technickou místností se použila předizolovaná flexi trubka 2v1, která umožnila rychlejší montáž bez nutnosti dodatečné izolace na střeše ve výškách. Výsledkem je, že počas letních měsíců kotel v této domácnosti prakticky přestal naskakovat kvůli ohřevu vody – teplo dodává téměř výhradně solární okruh, kotel slouží jen jako záloha pro zamračené dny.

Bungalov s plochou střechou. Vlastník bungalovu s plochou střechou řešil doplnění existujícího elektrického kotle o solární ohřev TÚV. Protože střecha byla plochá, bylo nutné zvolit montážní konstrukci s nastavitelným sklonem alespoň 15°, aby se kolektor dokázal přirozeně samočistit dešťovou vodou a neznečišťoval se prachem ze střechy. Krátký úsek rozvodu v samotné technické místnosti, kde se potrubí napájelo na čerpadlovou jednotku a zásobník, se vyřešil pomocí ohybného nerezového potrubí (vlnovce), které dobře snáší vysoké teploty, jaké tepelná kapalina v létě při nízkém odběru dosahuje. Řízení převzala solární regulace zapojená na čidla kolektoru i zásobníku. Při prvním spuštění systému bylo nutné okruh naplnit a odvzdušnit plnicí pumpou přes plnicí ventily – běžný úkon, který montážní firma vykonala přímo při odovzdání systému. Vlastník tak získal doplňkový zdroj ohřevu vody bez zásahu do existujícího elektrického kotle, který nadále slouží jako hlavní zdroj tepla mimo letní měsíce.

Časté otázky o solárním ohřevu jako doplňku k kotlu

Nahradí solární systém úplně můj kotol?
Ne. Solární systém doplňuje hlavní zdroj tepla – kotl nebo tepelné čerpadlo – ale plně ho nenahradí. Nejvýše dokáže pokrýt ohřev teplé užitkové vody v letních měsících, kdy je slunečního záření dostatek. V zimě a během vytápěcí sezóny přebírá hlavní zátěž stále kotl.

Jaký typ kolektoru je vhodnější – plochý nebo vákumný?
Ploché kolektory jsou levnější a mechanicky odolnější, například vůči krupobití, a pro běžný ohřev TÚV v našich klimatických podmínkách obvykle postačují. Vákuové (trubkové) kolektory mají vyšší účinnost při nízkých teplotách a slabším slunečním záření, jsou však dražší a křehčí. Výběr závisí na tom, zda chcete hlavně levný letní ohřev, nebo výkon i mimo létka.

Co je solární zásobník a proč nestačí běžný bojler?
Solární zásobník má oproti běžnému bojleru navíc aspoň jeden výměník tepla napojený na solární okruh, často i druhý výměník na dokurování kotlem. Voda se ohřívá nepřímo – solární kapalina cirkuluje odděleně v uzavřeném okruhu a nepřichází do kontaktu s užitkovou vodou. Běžný bojler takový výměník nemá, proto na něj není možné solární okruh jednoduše napojit.

Riadiaca jednotka automaticky spína a vypína čerpadlo podľa rozdielu teplôt medzi kolektorom a zásobníkom.

Ako riadiaca jednotka vie, kedy zapnúť čerpadlo?
Riadiaca jednotka porovnáva teplotu na kolektore a v zásobníku pomocou čidiel. Keď je kolektor teplejší ako zásobník o nastavený rozdiel, zapne obehové čerpadlo solárnej skupiny. Keď sa rozdiel zmenší, čerpadlo sa vypne, aby sa teplo neodovzdávalo opačným smerom.

Aký je rozdiel medzi klasickým potrubím a flexi rúrkou 2v1?
Klasické medené alebo nerezové potrubie se musí po uložení dodatočně izolovat přímo na místě montáže. Predizolovaná flexi rúrka 2v1 vedie prívod aj spiatočku v jednom už izolovanom ohybnom plášti, takže se nemusí nic dodatečně izolovat ani na střeše, ani v šachtě – montáž je tak rychlejší.

Aký je rozdíl mezi klasickým potrubím a flexi rourkou 2v1?
Klasické měděné nebo nerezové potrubí se musí po uložení dodatečně izolovat přímo na místě montáže. Předizolovaná flexi rourka 2v1 vede přívod i spiatočku v jednom už izolovaném ohybném plášti, takže se nemusí nic dodatečně izolovat ani na střeše, ani v šachtě – montáž je tak rychlejší.

Jak se kolektory kotví na různé typy střech?
Kolektory se kotví špecializovanou montážní konstrukcí podle typu střechy: na šikmé střechy podle druhu krytiny (škridla, plech, bobrovka), na ploché střechy pomocí konstrukce s nastavitelným sklonem, zvyčejně alespoň 15° kvůli samočistění deštěm, případně na fasádě nebo na zemi. Konstrukce musí přesně odpovídá rozměrům konkrétního typu kolektoru.

Proč solární okruh potřebuje expanzní nádobu?
Solární okruh je uzavřený, tlakový systém. Při vysokých teplotách tepelné kapaliny se jej objem zvětšuje a expanzní nádoba tuto objemovou roztažnost kompenzuje – bez ní by v okruhu mohl vzniknout nadměrný tlak, který by mohl poškodit potrubí, spoje nebo kolektor.

Jak se solární systém plní a odvzdušňuje?
Solární okruh se plní a odvzdušňuje ruční nebo elektrickou plnicí pumpou přes plnicí ventily, podobně jako vytápěcí okruh domu. Jde o úkon, který je potřeba nejen při první montáži, ale príležitostně i později, například po servisním zásahu.

Musím řešit servis solárního systému samostatně od kotlu?
Solární okruh je samostatný uzavřený systém s vlastní čerpadlovou jednotkou, která obsahuje i manometry na kontrolu tlaku – ty umožňují jednoduše sledovat stav systému. Podrobnosti o servisu, plnění a nejčastějších poruchách najdete v samostatném článku věnovaném této tématu, odkaz je uveden níže v souvisejících témách.

Souvisící témata

• Ako vybrať solárny systém na ohrev vody
• Ploché vs. vákuové solárne kolektory
• Aký solárny zásobník potrebujem
• Solárne potrubie a nerezové vlnovce – ako fungujú
• Riadiace jednotky a čerpadlové skupiny solárnych systémov
• Uchytenie kolektorov – šikmá strecha, plochá strecha, fasáda
• Montáž solárneho systému – postup krok za krokom
• Servis, plnenie a časté poruchy solárnych systémov
• Časté otázky o solárnych zostavách a kolektoroch

Máte dotaz k solárním systémům nebo kolektorem?

Nevíte se rozhodnout nebo řešíte konkrétní situaci ve vaší domácnosti? Napište nám – rádi poradíme.

Jméno a příjmení Nevyplňujte toto pole:

Email

Zpráva