Solární zisky a optimalizace tepelného hospodářství bazénů

Ohřev vody v bazénu spotřebovává obrovské množství energie a tím se významně zvyšují finanční náklady na jeho provoz. Využívání sluneční energie pro ohřev vody není žádná sci-fi technologie. Slunce svítí zdarma a během letních měsíců má obrovský potenciál. Solární ohřev bazénu je ekologický, úsporný a v dnešní době dostupnější než kdy dřív. Teplá voda v bazénu zaručuje delší koupací sezónu a příjemnější podmínky ke koupání. Bez ohřevu je teplota vody v bazénu příliš závislá na počasí. Díky solárnímu systému si koupání užijete už v květnu a často až do října.

Ekonomicky výhodné provozní úspory zpětného získávání tepla na krytých bazénech je možné hledat ve všech oborech vyskytujících se v problematice řešení bazénů. K dosažení cíle směřujícího k nízké energetické náročnosti budov by měly být optimalizovány všechny technologické procesy a ovládání provozu. Solární zisky okny jsou významným příspěvkem k pokrytí tepelných ztrát objektu. Budova může tyto solární zisky zadržet díky vysoké tepelné hmotnosti nebo se jim vyhnout použitím reflexních materiálů a izolace. Solární zisky pasivně vytápějí pomocí slunečního záření, takže se může jednat o velmi levný způsob vytápění budovy. V ideálním případě by měl být již od počátku návrhu vytvořen fyzikální model domu pro optimalizaci solárních zisků zasklením.

Typy solárních systémů pro ohřev bazénů

Solární ohřev bazénů nabízí poměrně širokou škálu možností. Na trhu najdete několik možností - od jednoduchých plastových rohoží až po sofistikované vakuové kolektory.

Solární plachty

• Zřejmě nejjednodušším možným řešením pro ohřev vody ve venkovním bazénu je solární plachta.
• Ta plave na hladině vody, ohřívá ji a udržuje teplotu.
• Zároveň také snižuje odpařování vody, a tím i bazénové chemie, takže mimo teplejší vodu zaručí také o něco úspornější provoz bazénu.
• Nevýhodou však je, že černé a modré plachty nepropustí sluneční paprsky přímo k vodě, a tak ohřívají jen vrstvu, která je s nimi v přímém kontaktu.
• O něco lépe jsou na tom průhledné solární plachty.
• Obrovských úspor (více než 50% nákladů) dosáhnete zakrytím hladiny vody bublinkovou plachtou po celou dobu, kdy se nekoupete.
• Mít bazén na zahradě je snem mnoha lidí. Zakrytí hladiny významně přispívá k minimalizaci ochlazování vody. Tím se o více než 50% sníží náklady na spotřebu energie potřebné pro její ohřev.
• Tip: Při koupi solární plachty dejte pozor na to, aby obsahovala UV přísadu.

Solární pyramidy

• Solární pyramida je průhledná plastová kopule, která má uvnitř srolovanou černou hadici.
• Na slunci se vzduch v kopuli intenzivně zahřeje a následně pak ohřívá i vodu, která proudí přes trubku.
• Největší nevýhodou tohoto systému je, že jedna pyramida dokáže ohřát jen malý bazének - většinou cca o průměru 3 m.
• Pro větší bazén je tedy nutné umístit několik pyramid za sebou.
• Pyramidy jsou vhodné pro nadzemní i zapuštěné bazény, vždy by však měly být umístěny do stejné úrovně, jako je hladina vody, případně pod její úroveň.
• Mimo to je potřeba dbát také na to, aby filtrační pyramida byla zapojena do okruhu s čidlem, které ji vypne, jakmile zajde slunce.

Solární panely (kolektory)

• Solární panely na ohřev vody v bazénech jsou většinou desky (někdy půlkruhy, případně válce) zapojené do okruhu s filtrací.
• Voda poháněná čerpadlem tak projde nejprve filtrem a následně i horkým solárním panelem, načež se vrací čistá a teplá zpět do bazénu.
• Výhodou solárních panelů pro ohřev vody je, že si poradí s každým typem bazénu.
• Při výběru však musíte zohlednit výkon bazénové filtrace a rozměry jak bazénu, tak panelů.
• Svou roli hraje také průměr připojení do filtračního okruhu. To je většinou možné ohebnými hadicemi 32 a 38 mm či potrubím 50 mm.
• Solární panely jsou vybaveny regulačním ventilem, který umožňuje individuálně ovládat místo, kudy proudí voda. Automatický nebo manuální regulační ventil řídí solární kolektor a umožňuje případné vypnutí ohřevu vody.
• Další funkcí je např. nastavení požadované teploty vody, kterou lze přizpůsobit individuálním potřebám.
• Solární panely běžné zvládnou vodu v bazénu ohřát asi o 6 °C.
• Tip: Jednotlivá řešení můžete i kombinovat.
• Solární systémy ohřevu bazénů využívají přímé i difúzní sluneční záření.

Variantou však může být také složitější instalace kolektorů, které budou v létě pomáhat s ohřevem bazénu a v zimě vám zajistí ohřev vody v bojleru, případně v akumulační nádrži. Co z toho je nejlepší? Záleží na parametrech vašeho bazénu. Pokud jste majiteli menšího bazénku z hobby marketu, rozhodně se vám nevyplatí pořizovat solární kolektory za desetitisíce. Taková investice má smysl spíše máte-li pevně zabudovaný venkovní krytý bazén. Záležet bude také na velikosti bazénu a neméně podstatnou roli hraje i to, co od solárního ohřevu očekáváte.

Umístění a instalace solárních systémů

Jedním z nejdůležitějších úkolů při instalaci solárního systému je správné umístění panelů. Optimalizace umístění rozhoduje o celkové efektivitě. Panel by měl být umístěn tam, kde dopadá nejvíce slunečního světla, ideálně co nejblíže k bazénu. V některých případech může být také na plotě, a u větších instalací dokonce i na blízké střeše. Nejvhodnější sklon záleží na konkrétním panelu, obecně by se dalo říci, že jde přibližně o 30° až 45°. Klíčem k úspěchu je správné umístění - ideálně na plochu orientovanou na jih, s minimálním stínem. Ačkoliv je střecha nejpreferovanějším místem instalace, ne vždy je to možné. Alternativně lze solární kolektory nainstalovat na zem.

Čtěte také: Solární kolektory a zásobník SUNTIME

Chytrý tip: Pokud chcete umístit panely volně na zemi, ale zároveň stabilně a bez vrtání, betonové bloky pro fotovoltaiku jsou ideálním řešením.

Energetická bilance a tepelné ztráty bazénu

Ohřev bazénové vody je energeticky náročný a využití sluneční energie je relativně jednoduché a levné. Dimenzování plochy solárních kolektorů pro ohřev bazénové vody silně ovlivňuje typ bazénu (venkovní, vnitřní), požadované parametry bazénové vody a způsob omezování tepelných ztrát bazénu (zakrývání).

Faktory ovlivňující tepelné ztráty

Největší ztráty tepelné energie jsou v důsledku odpařování vody. Množství odpařené vody je závislé na teplotě vody v bazénu, vlhkosti vzduchu a rychlosti větru nad bazénem. Čím vyšší je teplota vody, rychlost větru a nižší vlhkost vzduchu, tím je množství odpařené vody vyšší. Za týden se z nezakryté hladiny bazénu odpaří 6 - 8 cm vody. U bazénu o velikosti 3×6 m je to 600 litrů vody, které musíte každý týden doplnit. K vysokému odpařování vody a tím i ke ztrátě tepla, dochází také u zastřešených bazénů.

• U venkovních otevřených bazénů se uvažuje návrhová teplota bazénové vody tw = 18 až 25 °C a provoz v letním období (od května do září).
• U venkovních sezónních bazénů je možné využít nezasklené solární kolektory (plastové rohože) s optimálním sklonem 15° až 30°.
• U vnitřních krytých bazénů je nutné uvažovat vyšší návrhovou teplotu bazénové vody tw = 25 až 28 °C a zpravidla celoroční provoz, který vyžaduje použití zasklených solárních kolektorů s optimálním sklonem 30° až 50°.
• Nízké teploty bazénové vody znamenají vysokou účinnost solárních kolektorů a vysoké tepelné zisky.
• Tepelná ztráta prostupem stěnami bazénu je většinou velmi malá a proti tepelné ztrátě přestupem z vodní hladiny ji lze většinou zanedbat.

Na přestupu tepla z vodní hladiny se podílí sálání, proudění (konvekce) a vypařování. Před vlastním návrhem plochy solárních kolektorů je vhodné zajistit opatření pro snížení tepelných ztrát. Zakrýváním hladiny během provozních přestávek plastovými foliemi s plováky lze eliminovat přestup tepla vypařováním a částečně snížit i přestup tepla sáláním a konvekcí. Celkově lze zakrýváním vodní hladiny snížit tepelné ztráty o cca 50 %. U vnitřních bazénů má zakrývání vodní hladiny ještě další významný dopad a to snížení produkce vlhkosti v interiéru (menší potřeba odvlhčení, nižší riziko poruch stavebních konstrukcí). Zakrývací folie musí být odolná vůči UV záření (především u venkovních bazénů).

Kromě tepelných ztrát se do energetické bilance potřeby tepla bazénu promítají také tepelné zisky, jejichž zdrojem může být přímo dopadající sluneční záření (u venkovních bazénů), teplo uvolněné z oběhových čerpadel či teplo předávané plavci (100 až 250 W/os). Nejvýznamnější z výše uvedených jsou tepelné zisky pohlcením slunečního záření dopadajícího na vodní hladinu. Výpočet energie zachycené osluněnou vodní hladinou je obdobný jako u slunečních kolektorů.

Čtěte také: Výměníky tepla pro bazény

Orientační hodnoty návrhu plochy solárních kolektorů

Dimenzování plochy se provádí pro měsíc, ve kterém je požadavek na pokrytí potřeby tepla sluneční energií. Střední teplota teplonosné látky v kolektoru se volí tm = 30 až 35 °C (podle typu bazénu). Je-li solární soustava projektována pro venkovní bazén, přípravu teplé vody a/nebo podporu vytápění, je třeba potřebné plochy kolektorů pro ohřev bazénové vody a přípravu teplé vody sečíst. Nepřičítá se plocha kolektorů pro vytápění. V létě dodává solární soustava teplo pro venkovní bazén, v zimě pro vytápění.

Zpětné získávání tepla z bazénové vody

U technologie úpravy bazénové vody se dnes účinně využívá zpětného získávání tepla z prací vody. Zpětné získávání tepla z bazénové vody pro praní filtračního zařízení je dnes v zahraničí prezentováno jako jedno z nejekonomičtějších forem úspor tepla pro kryté bazény. Svojí možnou implementací jak do stávajícího tak do nového krytého bazénu se stává základní technologií pro úsporný a životnímu prostředí šetrný bazénový provoz.

Dle vyhlášky č. 238/2011 Sb. se musí v bazénu obměnit požadované množství ředící vody na návštěvníka za den (30, 45 resp. 60 l/osobu a den). Tato obměna vody je v praxi obvykle prováděna v rámci praní pískových filtrů, kdy výsledná spotřeba odváděné prací vody do kanalizace bývá většinou vyšší než požadovaná obměna ředící vody vyhláškou. Voda, která odtéká do kanalizace při běžně prováděném praní má přibližně teplotu, jako voda v bazénu např. 28°C. Naproti tomu, při použití technologie ZZT z prací vody dosahuje vypouštěná voda při procesu praní pískových filtrů teploty vody okolo 14°C.

Technologické řešení zpětného získávání tepla z prací vody je realizováno přes kontinuální odběr vody z okruhu úpravy vody za filtračním zařízením. Jde tedy o vodu čistou zbavenou hrubých nečistot. Bazénová voda dále protéká přes deskový výměník, kde předává svojí teplotu vodě pitné dopouštěné do akumulační jímky okruhu úpravy vody. Množství dopouštěné vody ohřáté zpětným získáváním tepla do akumulační jímky je měřeno přes vodoměr. Ochlazená bazénová voda odtéká do samostatné prací jímky. Voda v prací jímce se bude akumulovat pro potřebu praní pískových filtrů a dále je nezbytné vodu v jímce recirkulovat a dezinfikovat. Množství akumulované prací vody odpovídá požadavku na praní pískových filtrů okruhu úpravy vody. Úspora tepla na ohřev prací a ředící bazénové vody u řešených provozů je minimální. Dle legislativních požadavků státní energetické koncepce a snižování energetické náročnosti budov dochází k poptávce po úsporných technologiích ve všech technologických a technických oborech. Kryté bazény tomu nejsou výjimkou a technologie zpětného získávání tepla z prací vody se stane jedním z mnoha standardních požadavků provozovatelů bazénu pro snížení provozních nákladů.

Vliv zasklení na solární zisky v budovách

Solární zisky okny jsou významným příspěvkem k pokrytí tepelných ztrát objektu. Okna v pasivním domě slouží jako sluneční kolektor. Jak blíže specifikuje kapitola o okenních konstrukcích, okna by měla mít kladnou bilanci. Znamená to, že by měla více energie přijmout než touto konstrukcí unikne. Solární zisk je zvýšení teploty v prostoru, objektu nebo konstrukci v důsledku dopadajícího slunečního záření. Pokud by budova měla využívat sluneční teplo, měly by být upřednostňovány stavební materiály, které toto záření propouštějí, a konstrukce budovy by měla být navržena tak, aby byla stavba vystavena co největšímu množství slunečního záření. Okna by měla být umístěna a dimenzována tak, aby v případě potřeby vytápění poskytovala co největší solární zisky.

Čtěte také: Jak prodloužit koupací sezónu bazénu

Je třeba poznamenat, že v určitých denních dobách a v různých ročních obdobích může i v chladnějším podnebí příliš velký solární zisk způsobit přehřátí. Orientace budovy může mít významný vliv na solární zisky. Protože otvory jsou obecně největší přímou formou solárních zisků, zejména přes okna, mají jejich velikost, umístění, orientace a materiály významný vliv na solární zisky. V konstrukci budovy lze také použít specifické materiály, které pohlcují co nejvíce slunečního záření, aby se dosáhlo co největších solárních zisků. V teplejším podnebí mohou být solární zisky v zimě přínosné, avšak při delší době slunečního svitu a intenzivnějším slunečním záření v letních měsících mohou způsobit problémy s přehříváním a potřebu větracích a chladicích systémů. K omezení slunečních zisků je možné použít speciální reflexní skla a architektonické prvky, jako je stínění v podobě verand.

Pasivní solární systém se zaměřuje na navrhování budov, v nichž je tepelná energie ze slunce maximalizována nebo minimalizována. Pro zvýšení tepelných zisků lze použít zasklení, jehož složení a povrchová úprava jsou navrženy tak, aby zvyšovaly „skleníkový efekt“, zatímco jeho velikost, umístění a zastínění lze využít k optimalizaci solárních zisků. Solární zisky mohou rychle změnit požadavky na vytápění prostoru, což vede k nutnosti otevřít okna, aby se snížila teplota v místnosti, nebo zapnout vytápění v méně slunečných dnech, aby se zvýšila teplota v místnosti. To znamená, že v místnosti nebo budově, která je výrazně ovlivňována slunečním teplem, musí topný systém reagovat rychlým zahříváním a ochlazováním. Rychlá reakce na tepelné zisky ze slunečního záření je klíčovým prvkem energeticky účinného topného systému.

Slunce je pro naši planetu obrovským zdrojem energie. Za topnou sezónu dopadne v České republice na jeden metr čtvereční zhruba 1200 MJ. Hlavní veličiny charakterizující zasklení, které mají vliv na potřebu tepla, jsou součinitel prostupu tepla Ug a propustnost slunečního záření g (solární faktor). Čím vyšší propustnost, tím větší jsou solární zisky. Ty hrají zejména u pasivních domů významnou roli. V případě, že je dům orientovaný největšími prosklenými plochami na jih a okna nejsou stíněna zelení a okolními budovami, vyplatí se vsadit na solární zisky a zvolit zasklení s vyšší propustností. Při použití trojskel se solárním faktorem g=0,62 se u zkoumaného objektu snížila potřeba tepla o 8,2 %.

Jiná je situace, když je většina oken orientována například na sever. Zde jsou rozdíly výrazně menší a výsledky velmi podobné. V případě, že jsou okna z exteriéru stíněná (nulové solární zisky), čtyřskla se vyplatí. V takovém případě není solární faktor podstatný. Solární faktor hraje roli samozřejmě i v letním období, kdy jsou solární zisky nežádoucí. Zasklení s nízkým solárním faktorem nás více chrání před přehříváním interiéru. Nízký solární faktor je zde naopak žádoucí. Tedy z tohoto pohledu nám čtyřsklo v létě pomáhá. V případě, že se rozhodneme solární zisky využít, použijeme zasklení s vyšším solárním faktorem a fasádu na jih necháme hodně prosklenou. Pak je většinou nutné zajistit stínění oken ze strany exteriéru. Je také třeba připomenout, že solární zisky nikdy nevyužijeme všechny. Míra využití solárních zisků závisí hlavně na tepelně akumulačních vlastnostech objektu (vnitřní tepelná kapacita zóny). Solární zisky hrají významnou roli hlavně v případě energeticky úsporných domů.

tags: #solarni #zisky #strechou #bazeni #informace

Oblíbené příspěvky:

• Betonové tvárnice: Využití a efektivita
• Proč zvolit velkoformátovou dlažbu do moderního bydlení
• pokládka venkovní dlažby v bílé barvě
• jak správně používat perlinku Vertex R117
• Obklady a dlažby za skvělé ceny