V súčasnosti hľadá čoraz viac domácností efektívne a ekologické spôsoby ohrevu vody. Solárne systémy sa javia ako ideálne riešenie, no ich inštalácia a cena môžu byť pre mnohých prekážkou. Fotovoltaický ohrev vody predstavuje jednoduchšiu a lacnejšiu alternatívu, ktorá umožňuje využívať slnečnú energiu na ohrev vody v bojleroch a akumulačných nádržiach.
Prečo Fotovoltaický Ohrev Vody?
Solárne kolektory sú nákladné a ich montáž komplikovaná. Fotovoltaický ohrev vody je jednoduchšie riešenie. Predpripravený solárny set na ohrev vody je lacnejší (okolo 900 €), a ktorý jednoducho pripojíte k bojleru či k elektrickému ohrevu akumulačnej nádrže.
Princíp Fungovania Fotovoltaického Ohrevu Vody
Fotovoltaický ohrev vody funguje na princípe premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu pomocou fotovoltaických panelov. Táto energia sa následne využíva na ohrev vody v bojleri alebo akumulačnej nádrži. Systém pracuje mimo rozvodnej siete.
Solárny Set na Ohrev Vody - Čo Obsahuje?
Zostavy sa najčastejšie skladajú z fotovoltaických panelov, špeciálneho meniča a príslušenstva v podobe fotovoltaických káblov. Výhodou solárnych setov na ohrev vody je, že komponenty sú vybrané tak, aby bez problémov spolupracovali.
Príklad solárneho setu:
Solárny set na ohrev vody GETI GWH02D 2,49 kWp: Je prispôsobený na napájanie bežného 230 V bojlera či výhrevného telesa v akumulačnej nádrži na vodu. Môžete ho použiť aj na iné ohrievače a tepelné spotrebiče - napr. elektrické podlahové vykurovanie, infrapanely a pod., a to v dome i na chate. Musí to však byť spotrebič s mechanickým termostatom či vypínačom, bez elektroniky. Tento set umožňuje zvoliť si fotovoltaický ohrev vody alebo ohrev z 230 V a nastaviť teploty, kedy sa to má prepínať - menič má vstavané prepínacie relé aj ochrany. Slnečnú energiu zachytávajú značkové fotovoltaické panely JA Solar s čiernym rámom (6 ks po 415 Wp), okrem nich a meniča tu nájdete 2 × 25 m káble aj s konektormi. Panely môžete neskôr aj dokúpiť, menič zvláda až 4 kW. Táto solárna zostava na ohrev vody neobsahuje batérie - energiu uskladňuje samotná voda vo forme tepla, a neobsahuje ani držiaky na solárne panely. Kvôli bezpečnosti by ste mali dokúpiť rozvádzač s poistkami a prepäťovou ochranou.
Prečítajte si tiež: Spoľahlivý bojler Dražice pre domácnosť
Solárny set na ohrev vody GETI GWH02D 2,7 kWp: Je prispôsobený na napájanie bežného 230 V bojlera či výhrevného telesa v akumulačnej nádrži na vodu. Môžete ho použiť aj na iné ohrievače a tepelné spotrebiče - napr. elektrické podlahové vykurovanie, infrapanely a pod., a to v dome i na chate. Musí to však byť spotrebič s mechanickým termostatom či vypínačom, bez elektroniky. Tento set umožňuje zvoliť si fotovoltaický ohrev vody alebo ohrev z 230 V a nastaviť teploty, kedy sa to má prepínať - menič má vstavané prepínacie relé aj ochrany. Slnečnú energiu zachytávajú značkové fotovoltaické panely Risen s čiernym rámom (6 ks po 450 Wp), okrem nich a meniča tu nájdete 2 × 25 m káble aj s konektormi. Panely môžete neskôr aj dokúpiť, menič zvláda až 4 kW. Táto solárna zostava na ohrev vody neobsahuje batérie - energiu uskladňuje samotná voda vo forme tepla, a neobsahuje ani držiaky na solárne panely. Kvôli bezpečnosti by ste mali dokúpiť rozvádzač s poistkami a prepäťovou ochranou.
Solárny set na ohrev vody GETI GWH03W 2,49 kWp: Je prispôsobený na napájanie bežného 230 V bojlera či výhrevného telesa v akumulačnej nádrži na vodu. Môžete ho použiť aj na iné ohrievače a tepelné spotrebiče - napr. elektrické podlahové vykurovanie, infrapanely a pod., a to v dome i na chate. Musí to však byť spotrebič s mechanickým termostatom či vypínačom, bez elektroniky. Tento set umožňuje zvoliť si fotovoltaický ohrev vody alebo ohrev z 230 V a nastaviť teploty, kedy sa to má prepínať - menič má vstavané prepínacie relé, ochrany a WiFi, takže ho môžete ovládať na diaľku cez smartfón. Slnečnú energiu zachytávajú značkové fotovoltaické panely JA Solar s čiernym rámom (6 ks po 415 Wp), okrem nich a meniča tu nájdete 2 × 25 m káble aj s konektormi. Panely môžete neskôr aj dokúpiť, menič zvláda až 4 kW. Táto solárna zostava na ohrev vody neobsahuje batérie - energiu uskladňuje samotná voda vo forme tepla, a neobsahuje ani držiaky na solárne panely. Kvôli bezpečnosti by ste mali dokúpiť rozvádzač s poistkami a prepäťovou ochranou.
Solárny set na ohrev vody GETI GWH03W 2,7 kWp: Je prispôsobený na napájanie bežného 230 V bojlera či výhrevného telesa v akumulačnej nádrži na vodu. Môžete ho použiť aj na iné ohrievače a tepelné spotrebiče - napr. elektrické podlahové vykurovanie, infrapanely a pod., a to v dome i na chate. Musí to však byť spotrebič s mechanickým termostatom či vypínačom, bez elektroniky. Tento set umožňuje zvoliť si fotovoltaický ohrev vody alebo ohrev z 230 V a nastaviť teploty, kedy sa to má prepínať - menič má vstavané prepínacie relé, ochrany a WiFi, takže ho môžete ovládať na diaľku cez smartfón. Slnečnú energiu zachytávajú značkové fotovoltaické panely Risen s čiernym rámom (6 ks po 450 Wp), okrem nich a meniča tu nájdete 2 × 25 m káble aj s konektormi. Panely môžete neskôr aj dokúpiť, menič zvláda až 4 kW. Táto solárna zostava na ohrev vody neobsahuje batérie - energiu uskladňuje samotná voda vo forme tepla, a neobsahuje ani držiaky na solárne panely. Kvôli bezpečnosti by ste mali dokúpiť rozvádzač s poistkami a prepäťovou ochranou.
Schéma Zapojenia Fotovoltaického Ohrevu Vody
- Fotovoltaické panely: Sú pripojené fotovoltaickými káblami (+ a - ide zvlášť) k fotovoltaickému rozvádzaču.
- Fotovoltaický rozvádzač: Ten nebýva v balení solárnych zostáv na ohrev vody, musíte ho dokúpiť samostatne, alebo vám ho zloží na mieru elektrikár. V rozvádzači sú poistkové odpínače s poistkami chrániace obvod proti nadprúdu a zvodič prepätia, ktorý chráni obvod proti prepätiu z úderu blesku.
- Menič: Z meniča potom ide 230 V výstup do bojlera. Môžete ho vyviesť do zásuvky, ak má bojler napájací kábel s 230 V zástrčkou, alebo bojler pripojiť k meniču káblom priamo (musí však mať vypínač), vhodný je kábel CYSY s adekvátnym prierezom (aspoň 2,5 mm2, ideálne 4 mm2).
- Bojler/Akumulačná nádrž: Do bojlera/akumulačnej nádrže ešte môžete vložiť tepelný senzor, ktorý býva v balení meniča. V tom prípade budete môcť nastavovať teplotu vody priamo na meniči. S týmto vám pomôže vodár/kúrenár alebo niekto, kto s tým má skúsenosti.
- Prívod 230 V (voliteľné): K mnohým meničom môžete ešte pripojiť 230 V prívod, aby menič prepínal na ohrev bojlera z rozvodnej siete, keď nie je dosť elektriny zo slnka. Opäť ho pripojíte buď napevno káblom z príslušného elektroinštalačného okruhu (ističa v rozvádzači), alebo ho osadíte káblom s 230 V zástrčkou.
Dôležité Poznámky k Zapojeniu
- V meniči je prepínacie relé, ktoré zaistí, že bojler raz napája fotovoltaika a raz rozvodná sieť, ku galvanickému (vodivému) spojeniu fotovoltaiky a siete nikdy nepríde.
- Aj keď je fotovoltaický ohrev samostatný elektroinštalačný okruh, je to vyhradené technické zariadenie, na ktorom môže pracovať iba elektrotechnik s osvedčením. Napätie na ňom môže prekročiť 200 aj 300 V jednosmerných, čo je životu nebezpečné.
- Elektrické oblúky, ktoré vznikajú okrem skratu aj pri vypínaní jednosmerných obvodov, sa oproti striedavým veľmi ťažko zhášajú.
Výber Komponentov a Inštalácia
Fotovoltaické Panely
V solárnych setoch na ohrev vody nájdete bežné fotovoltaické panely, ako sa používajú na fotovoltaické systémy pre domy a iné budovy. V tomto fotovoltaickom sete (zostave) na ohrev vody nájdete 6 ks monokryštalických fotovoltaických panelov. Výhodou je, že ak sa neskôr rozhodnete pre plnohodnotnú fotovoltaiku, môžete ich nechať namontované na streche (alebo doplniť ďalšie).
Pri výbere solárneho setu na ohrev vody alebo zostavovaní vlastného zo samostatných komponentov si dajte pozor na max. výkon meniča. Teda, ak by ste ich trošku predimenzovali, tak by v zime vyrobili viac. Je tu však problém - panely sa zapájajú do série a ich napätie sa sčítava. Na výstupe do meniča potom môžete mať vyššie napätie, než menič dovoľuje.
Prečítajte si tiež: Výber bojlera: Tatramat 150L
Napríklad, menič GETI GWH02D má max. Nejde iba o maximálne napätie, mnohé meniče majú limitované aj pracovné napätie, pri ktorom regulácia spoľahlivo funguje, a ktoré môže byť ešte o pár voltov nižšie. Na druhej strane, aj napätie panelov je pri zaťažení (tj.
Dajte si pozor aj na rozmery fotovoltaických panelov. Oni nie sú až také malé, ako sa zdá na fotkách. No a keď ich na streche budete mať 6, zaberú nejaké miesto.
Všetky tie fotovoltaické panely musíte na strechu nejako pripevniť. A to v najlepšom prípade pevne, spoľahlivo a bezpečne, aby vám napríklad pri silnom vetre neuleteli. Dôležitý je tiež odstup niekoľko cm od povrchu strechy, aby mohol vzduch voľne prúdiť a chladiť panely. Prehriaty panel = pokles výkonu. Niektorí domáci majstri si na panely vyrábajú konštrukcie, lepšou voľbou sú však rôzne konštrukčné systémy držiakov, ktoré sú na tento účel navrhnuté a vyrobené.
Optimizéry Fotovoltaických Panelov
Optimizéry fotovoltaických panelov sú malé krabičky, ktoré sa zapoja ku každému panelu, a ktoré zabezpečujú, že všetky panely budú dodávať maximálny možný výkon za každých okolností. Ak by ste napríklad zatienili 1 alebo viac zo 6 panelov, poklesol by výkon každého jedného panela. No a práve tento problém riešia optimizéry. Stačí ich pripojiť k tým panelom, u ktorých očakávate pokles, napríklad ak ich počas dňa zatieni otáčajúci sa tieň stromu, budovy, komín a pod.
Meniče na Fotovoltaický Ohrev Vody
Oproti bežným meničom sú lacnejšie, keďže majú jednoduchšiu elektroniku. Bežné on-grid či hybridné meniče produkujú napätie 230 V - buď jednofázových alebo trojfázových (tj. 400 V medzi fázami) s frekvenciou 50 Hz a čistým sínusovým priebehom.
Prečítajte si tiež: Efektívny ohrev vody s Quadriga 200P?
Meniče na fotovoltaický ohrev vody však produkujú tzv. modifikovanú sínusovku. Vľavo bežná sínusovka v rozvodnej sieti. Niekedy môže mať aj tvar stúpajúcich a klesajúcich schodov. Pracujú ako off-grid, tj. mimo rozvodnej siete. Na rozdiel od bežných fotovoltaických meničov ich nemôžete spojiť s rozvodnou sieťou, práve preto, lebo parametre výstupného napätia sú odlišné. Mohli by ste tým zničiť spotrebiče u seba, u susedov ale aj znefunkčniť ochranné prvky a spôsobiť úraz.
Prečo tá medzera v modifikovanej sínusovke? Pri vypínaní každého zariadenia vzniká na krátku dobu elektrický oblúk. Elektrický prúd si jednoducho chce udržať svoju silu a bráni sa vypnutiu, aby som to tak metaforicky popísal. Tento oblúk môžete vidieť napríklad aj pri vypínaní vypínača na svetlo, ak je v miestnosti tma. Takisto ho môžete vidieť napr.
Oblúk pri striedavom prúde nie je problém, keďže smer prúdu sa otáča 100-krát za sekundu (frekvencia 50 Hz, teda komplet sínusovka prebehne 50-krát za sekundu). Oblúk teda 100-krát za sekundu zoslabne, otočí smer a následne zosilnie. Jednosmerný prúd však tečie jedným smerom, takže oblúk je veľmi stabilný - ako keď zvárač zvára. Jednosmerný oblúk sa skrátka veľmi ťažko zháša. Bežný vypínač na striedavý prúd ani termostat v bojleri ho jednoducho nedokáže zneškodniť. To je dôvod, prečo jednosmerný prúd priamo z panelov nie je dobrý nápad.
Výhodou však je, že tepelné odporové spotrebiče, ktoré nemajú vstavanú elektroniku. Ešte raz opakujem, že musí ísť o spotrebiče s čisto mechanickým ovládaním.
Menič na fotovoltaický ohrev vody má veľmi vysokú účinnosť aj 99 %. Vyžaruje málo stratového tepla, stačí mu teda pasívne chladenie bez ventilátorov.
MPPT alebo PWM regulácia? Vo svete fotovoltaických meničov existujú 2 spôsoby regulácie. Ale to platí iba pri predpoklade, že slnko naplno svieti. Pri slabšom svite napätie klesá. Toto zabezpečuje tzv. MPPT regulácia, ktorá dokáže panely zaťažiť vždy takým prúdom, aby napätie na nich príliš nepokleslo a dodali tak optimálny výkon. Druhým typom regulácie je PWM, ktorá však dokáže napätie len znižovať a potenciál panelov nemusí využiť ani na polovicu.
Čo sa týka výkonu, tieto meniče vedia dodať rádovo kilowatty (napr. tie spomenuté vyššie v článku 4 kW). Nemá zmysel ísť niekam k 8 či k 10 kW ako pri bežnej fotovoltaike, keďže ohrievacie telesá v bojleroch či akumulačných nádržiach majú príkon tak 2 kW.
Ako som už spomenul v kapitole o paneloch, pri výbere fotovoltaického systému na ohrev vody si dajte pozor na minimálne a maximálne vstupné napätie z panelov. Tomu musíte prispôsobiť počet panelov, ak ich bude príliš málo, regulácia nemusí spoľahlivo fungovať.
Niektoré meniče na fotovoltaický ohrev vody dokážu prepínať medzi ohrevom z fotovoltaiky a z rozvodnej siete (230 V). Môžete k nim teda pripojiť prívod z elektroinštalačného okruhu pôvodne určeného pre bojler. Ďalšou funkciou je tzv. No a tak ako pri hybridných či on-grid fotovoltaických meničoch, aj v tomto prípade majú niektoré modely vstavanú WiFi. To znamená, že sa pripoja cez vašu domácu WiFi sieť k internetu a môžete ich ovládať cez aplikáciu v smartfóne odkiaľkoľvek - či už to je v robote alebo na dovolenke. Samozrejme, menič musí byť v dosahu WiFi siete, takže ak ho chcete pichnúť niekam hlboko do pivnice, najprv si overte napr.
Batérie
Ony by tam nemali žiadny zmysel. Nabíjať prebytkom batérie a potom ich vybíjať ohrevom vody by zbytočne skracovalo ich životnosť. No a ako záložný zdroj napríklad cez noc či keby slnko prestalo svietiť to tiež nedáva zmysel. Skrátka si vodu ohrejete vtedy, keď slnko svieti.
Fotovoltaický Rozvádzač
Dôležitou súčasťou fotovoltaických systémov na ohrev vody je fotovoltaický rozvádzač. Každá montáž je iná a niekedy je lepšie si nechať zostaviť fotovoltaický rozvádzač na mieru. Fotovoltaický rozvádzač je dôležitý práve preto, lebo sa v ňom nachádzajú nevyhnutné ochranné prvky.
Alternatívy Ohrevu Vody
Popri fotovoltaickom ohreve vody existujú aj iné možnosti, ako si zabezpečiť teplú vodu v domácnosti.
Plynové Ohrievače Vody
Plynové ohrievače vody potrebujú pre svoju účinnosť montáž skúseného technika. Extra pozornosť vyžaduje komín. Z hľadiska bezpečnosti prevádzky či samotnej inštalácie však na obľube strácajú. Napájajú sa buď cez komín - typy s prirodzeným odťahom spalín - alebo do dostatočne veľkých priestorov bez komína, kde je však nutnosťou zabezpečenie prísunu čerstvého vzduchu (prípadne spaliny odvádzajú ventilátorom, odťahom do exteriéru). V prípade zníženého prietoku odvodu spalín prestanú byť tieto odvádzané, čím sa môže zvýšiť teplota spalín v mieste odvodu z ohrievača vody.
Elektrické Ohrievače Vody (Bojlery)
V tomto prípade je, logicky, zdrojom tepla elektrické ohrievacie teleso. Na ohrev vody zvyčajne využíva zvýhodnenú sadzbu elektriny, čo je nepochybne plus. V praxi to vyzerá tak, že pomalým nabíjaním vytvára zásobu vody, ktorá následne pokrýva „odberovú špičku“ ráno a večer. V rámci elektrických „bojlerov“ sa môžete rozhodovať medzi beztlakovými a tlakovými ohrievačmi vody. Prvý typ musí byť pripojený k špeciálnej beztlakovej výtokovej batérii a môže zásobovať iba jedno odberné miesto.
Solárne Ohrievače Vody (Kombinované Modely)
V prípade solárnych ohrievačov vody ide zväčša o kombinované modely. Jednorazová investícia je síce vyššia, no oplatí sa, ak máte väčšiu rodinu a veľkú spotrebu teplej vody nielen v zime, ale aj v lete. Profitovať budete najmä vtedy, ak bývate v lokalite s veľkým počtom slnečných dní. Návratnosť pocítite najmä v období jari a jesene, keď je teplota vzduchu nižšia, ale slnečných dní je aj naďalej dostatok. Moderné solárne panely sú dostatočne kvalitné a výkonné. Aj keď je solárny ohrev u nás skôr doplnkovým spôsobom ohrevu vody, pre početné domácnosti môže v kombinácii s klasickým plynovým kotlom alebo tepelným čerpadlom predstavovať výhodu - vysoká spotreba vody počas slnečných dní zaručí minimálne náklady na ohrev.
Ohrievače Vody s Tepelným Čerpadlom
„Bojler obojživelník“ umožňuje v zime ohrievať vodu tepelným čerpadlom alebo plynovým kotlom popri vykurovaní domácnosti a v letných mesiacoch zase pomocou elektrickej energie. Zníženie nákladov vám zabezpečí všade tam, kde sa kúri vodou. Treba však podotknúť, že obstarávacie náklady sú v porovnaní s klasickým elektrickým ohrievačom vody vyššie. Zmestí sa v podstate všade. Jednotlivé modely sú síce k dispozícii vo veľkostiach od 120 až 200 litrov, avšak do vybranej miestnosti sa dajú umiestniť horizontálne aj vertikálne. Ovládanie nie je plne automatizované, no možno ho označiť za intuitívne. Ide o jednoduché a kompaktné zariadenia, ktoré dosahujú nižšie prevádzkové náklady ako bežné ohrievače vody. Vďačia za to špeciálnej technológii tepelného čerpadla, vďaka ktorej sú približne dve tretiny energie potrebnej na prípravu vody, získané z okolitého prostredia. Tepelné čerpadlá pre ohrev vody je potrebné zapojiť iba do vodovodnej a elektrickej siete. Životnosť tepelných čerpadiel na ohrev vody je vďaka kvalitným smaltovaným materiálom veľmi dlhá. Ovládanie elektronickej regulácie je zabezpečené jednoducho - prostredníctvom LCD displeja.
Prietokové Ohrievače Vody
Benefitom prietokového ohrievača vody je minimálna tepelná strata, keďže v ňom po použití zostáva iba niekoľko decilitrov ohriatej vody. Nemenej dôležitou prednosťou tohto riešenia je okamžitá dostupnosť teplej vody. K dispozícii je vo dvoch základných variantoch - vo verzii mini a komfortnej verzii. Pri odbere teplej vody prostredníctvom vodovodnej batérie preteká voda cez ohrievacie teleso prietokového ohrievača vody. Na rozdiel od zásobníkových ohrievačov vody nemajú tie prietokové žiaden zásobník. Pri väčších odberoch vody, viacerých odberných miestach a pri vyšších požadovaných teplotách musí byť zariadenie napájané elektrickým prúdom s napätím 400 Voltov. Pri inštalácii pre viac odberných miest potrebujete tlakový variant. Aby ste si zabezpečili čo najväčší komfort, resp. konštantnú teplotu vody, pri jednotlivých zariadeniach sa riaďte označením použitej technológie 2i, 3i alebo 4i.
Ako Vybrať Správny Bojler?
Objem Bojlera
V prvom rade je dôležité zodpovedať si otázku, aký veľký bojler budete vlastne potrebovať. Bežná trojčlenná domácnosť minie denne 300 litrov vody. Ak číslo vydelíme dvomi, výsledkom bude ideálny objem bojlera, ktorý daná domácnosť potrebuje. V tomto prípade je to 150 litrov. V súčasnosti sú dostupné elektrické ohrievače vody určené pre jedno odberné miesto, t.j.
Beztlakové vs. Tlakové Bojlery
Aj keď sa beztlakové riešenie môže javiť ako nekomfortné, v určitých prípadoch, napríklad keď je častejší odber menšieho množstva vody, vyjde jeho prevádzka úspornejšie ako pri osadení tlakového ohrievača.
Umiestnenie Bojlera
Pri umiestnení elektrického ohrievača vody dbajte aj o kúpeľňové zóny. Každý z ohrievačov vody by mal byť nainštalovaný čo najbližšie k odbernému miestu. Minimalizujú sa tak možné tepelné straty v rámci rozvodov. Výhodou elektrického ohrievača vody naležato je možnosť ukryť ho pred zrakom. Nainštalovať sa dá napríklad do podhľadu či zle dostupných, nevyužitých miest.
Tepelné Straty a Izolácia
Ide o ďalšie dôležité kritérium výberu. Tepelné straty predstavujú množstvo energie, ktoré je potrebné dodať na to, aby si voda v ohrievači udržala vami zvolenú teplotu po dobu 24 hodín. Čím je táto hodnota menšia, tým menej energie treba. Aby boli tepelné straty čo najnižšie, treba sa zaujímať aj o tepelnú izoláciu. Vďaka nej nedochádza k úniku tepla do okolia. Čím hrubšia, tým menšie tepelné straty.
Použité Materiály
Pýtať by ste sa mali aj na použité komponenty a súčiastky. Ideálny bojler je z nehrdzavejúcej ocele, s vekom príruby a nádržou z rovnakého materiálu, s kvalitným smaltovaním (so životnosťou až 15 rokov, lepšou kumuláciou a zachovávaním tepla).
Inteligentné Riešenia
Ponuka je dnes skutočne bohatá a poteší aj priaznivcov smart riešení. K dispozícii sú aj tzv. inteligentné ohrievače vody.