Reálne skúsenosti s prevádzkou solárneho termického systému na bytovom dome

Pri návrhoch solárnych termických systémov sa pomerne často stretávame s požiadavkami alebo s očakávaniami investorov, ktoré z hľadiska fyzikálno-technických princípov nie je možné reálne dosiahnuť za daných podmienok. Preto by sme chceli objasniť niektoré aspekty návrhu ako aj prevádzky solárneho termického systému pre bytové domy.

Informácie potrebné pre správny návrh

Pre správny návrh je dôležité poznanie súčasných podmienok a stavov, v ktorých je prevádzkovaný aktuálny systém ohrevu alebo prípravy teplej vody. K najdôležitejším údajom patrí priamo spotreba teplej vody alebo energie na jej ohrev. Ak je dom pripojený na CZT, je tento údaj najjednoduchšie získať z ročného vyúčtovania od dodávateľa tepla. Prípadne súčtom nameraných spotrieb z meračov teplej vody za jednotlivé bytové jednotky. Spotrebu je možné taktiež odhadnúť normovou hodnotou pomerovo na počet obyvateľov žijúcich v dome no tento údaj sa môže výrazne líšiť od reálnej spotreby TV v dome. Ak je v dome inštalovaný prietokový merač teplej vody, je to určite veľkou výhodou. Okrem spotreby TV treba brať ohľad aj na straty v cirkulačnom potrubí, ktoré môžu tvoriť viac ako 50% energie na prípravu TV.

Rozhodujúcim faktorom ovplyvňujúcim počet solárnych kolektorov je lokalita objektu a možnosti umiestnenia kolektorov na objekte. V tomto zohráva významnú úlohu orientácia budovy voči svetovým stranám, tvar budovy, typ strechy, možnosti kotvenia, dispozícia technickej miestnosti, možnosti vedenia potrubia a ďalšie.

Z meteo-údajov pre konkrétnu lokalitu a ostatných spomínaných parametrov, ktoré poskytne investor, vie následne technik pri navrhovaní systému spracovať simuláciu v špecializovanom softvéri. Údaje o počasí sú preberané z predchádzajúcich období, počas ktorých boli zaznamenávané v danej lokalite, preto sa na dáta môžeme spoľahnúť.

Ostatné parametre, ktoré môžu výraznejšie ovplyvňovať hodnotu vstupnej investície sú realizačného charakteru a to napríklad či je k inštalácií vyžadovaná autorizovaná projektová dokumentácia, statické posúdenie stavby a návrhu kotvenia konštrukcie prípadne nevyhnutné stavebné zásahy pre vhodné umiestnenie jednotlivých technologických častí systému a samozrejme zložitosť systému.

Obr. 1 Príklad bežnej jedno-okruhovej schémy zapojenia pre riešenie v programe T*SOL Expert

Proces návrhu vhodného počtu kolektorov

Obr. 2 a) Denný priebeh spotreby – ranná a večerná špička , b) Ročný priebeh spotreby – mierne zníženie počas dovolenkového obdobia

Konečný počet kolektorov pre konkrétny systém je výsledkom viacerých faktorov. Najskôr sa predbežne určí potenciálne miesto umiestnenia kolektorov, azimut natočenia a sklon konštrukcie, oblasť sa zameria. Následne medzi technikom a investorom prichádza k dohode prvotného počtu kolektorov, z ktorého sa bude vychádzať pri ďalšom modelovaní. Zväčša sa ide na maximálne využitie disponibilnej plochy a následne sa počet kolektorov koriguje s ohľadom na efektívnosť využitia systému a ostatné možnosti. Pri modelovaní systému sa okrem spotreby teplej vody vychádza taktiež z odberových kriviek, ktoré simulujú odber teplej vody počas dňa, týždňa, mesiaca alebo roku.

Porovnávanie variantov návrhu

Pri modelovaní systému sa navzájom porovnávajú výsledné parametre pri rôznom počte kolektorov s ohľadom na získanú a využiteľnú energiu. Z toho sa následne určia varianty, ktoré sú pre danú aplikáciu vhodné a naopak varianty, ktoré sú na hranici zmyselnosti. To určí mantinely, v ktorých sa môžeme pohybovať v rámci efektívneho využitia. Definitívna voľba je následne o kompromise investora medzi technickými parametrami a finančnými možnosťami, teda výšky investície, ktorú je za navrhovaný systém schopný a ochotný zaplatiť. Toto je na individuálnom zvážení každého investora.

Obr. 3 Grafický príklad porovnania rôzneho počtu kolektorov v rámci navrhovaného systému

Skúsenosti s konkrétnym systémom na bytovom dome

Inštalácií solárnych termických systémov na ohrev vody v bytových domoch je mnoho no len pár z nich eviduje a porovnáva podrobné údaje o spotrebe energií. Výnimkou za posledné obdobie je bytový dom v Krupine, kde bol počas leta v roku 2023 inštalovaný solárny systém s desiatimi kolektormi a vedú podrobnú evidenciu spotreby plynu, teplôt a celkovej úspory.

Návrh počtu kolektorov ako aj ich umiestnenia v rámci objektu vychádzal z diskusií na mieste a na základe podkladov od investora o spotrebe teplej vody v objekte. S ohľadom na vyššie popísané skutočnosti o kompromise návrhu voči investičným možnostiam sa do realizačnej fázy zvolil variant umiestnenia kolektorov na fasádu objektu. Objekt nie je orientovaný voči svetovým stranám ideálne, preto bolo kolektorové pole rozdelené na juhovýchodnú a juhozápadnú časť. Pre maximálne využitie disponibilného miesta sa zvolil typ kolektorov pre každý okruh zvlášť a systém sa navrhol s dvomi cirkulačnými čerpadlami. Objem zásobníka pre teplú vodu je 1000l.

Obr. 4 Poloha riešeného objektu s umiestnenými kolektormi

Schéma zapojenia a popis fungovania

Bytový dom prevádzkuje vlastnú plynovú kotolňu a pôvodne bola príprava teplej vody v bytovom dome riešená plynovým kotlom s externým zásobníkom teplej vody o objeme 300l, ktorý bol kontinuálne ohrievaný na požadovanú teplotu. V rámci teplovodného potrubia je tiež cirkulačné potrubie a cirkulácia je nastavená na 18 hodinový denný režim (od 04:30 do 22:30). Keďže pôvodný zásobník ohrievaný plynom bol ešte prevádzky schopný investor ho chcel ponechať a v rámci inštalácie solárneho systému bol dodaný nový troj-valentný solárny zásobníkový ohrievač s objemom 1000l, ktorý sa predradil pôvodnému zásobníku.

Ako bolo spomenuté, solárny systém bol navrhnutý ako dvoj okruhový s dvomi kolektorovými poľami a dvomi nezávislými cirkulačnými čerpadlami. Riadenie je riešené prostredníctvom jedného 3-okruhového elektronického regulátora typu SGC36HW, ktorý monitoruje teploty kolektorov a spotrebičov a na základe splnenia nastavených podmienok riadi chod čerpadiel. Počas dopoludnia je v prevádzke čerpadlo JV kolektorového poľa kde je inštalovaných 7ks kolektorov typu TS 300 (14m²) a popoludní naopak čerpadlo JZ poľa,
v ktorom sú inštalované 3ks kolektorov typu TS 500 (7,5m²). Počas poludnia, keď sú splnené podmienky na prácu pre obe polia pracujú obe čerpadlá súčasne. Tým je zabezpečené maximálne využitie energie získanej z kolektorov.

Obr. 5 Schéma zapojenia solárneho systému

Dodatočne bolo na systéme riešené prepojenie cirkulačného potrubia zo solárneho zásobníka teplej vody pomocou troj-cestného rozdeľovacieho ventilu. Pred realizovaním tohto prepojenia dochádzalo k stavu, keď bol solárny zásobník nahriaty na maximálnu nastavenú teplotu ale plynový kotol dohrieval pôvodný zásobník, ktorý bol vychladzovaný cirkuláciou teplej vody, dochádzalo teda k nezmyselnému spaľovaniu plynu v čase, keď bola dostupná energia naakumulovaná v solárnom zásobníku. Riadenie rozdeľovacieho ventilu bolo v riadiacom regulátore dodatočne naprogramované a nastavené tak, že akonáhle je teplota v solárnom zásobníku vyššia o nastavenú hodnotu ako je teplota v pôvodnom zásobníku, cirkulácia beží cez solárny zásobník. Po poklese rozdielu teplôt v zásobníkoch pod nastavenú hranicu, ventil prepne prúdenie cirkulácie znovu cez pôvodný zásobník.

Toto prepojenie cirkulačného potrubia so solárnym zásobníkom ešte viac maximalizovalo využitie solárneho systému. Jedná sa však len o dočasné riešenie, ktoré stratí zmysel akonáhle pôvodný zásobník prestane byť prevádzky schopný a doplnkový plynový ohrev bude zapojený na voľný výmenník solárneho zásobníka teplej vody tak, ako bolo zamýšľané pri návrhu.

Úspory počas roku prevádzky solárneho termického systému

V bytovom dome, kde bol systém inštalovaný si už roky vedú podrobné záznamy o spotrebe plynu a ostatných nákladoch s užívaním domu. Predseda bytového spoločenstva reagoval kladne na našu prosbu o poskytnutie týchto údajov pre následné prezentačné účely vplyvu inštalácie solárneho systému a spotreby plynu.

Z poskytnutých údajov sme spracovali nasledujúcu tabuľku (Tab.1), z ktorej je jasne vidieť obdobie od kedy sa solárny systém uviedol do prevádzky. Systém bol inštalovaný v priebehu júna 2023 a ešte v tom istom mesiaci bolo realizovanie prepojenie cirkulačného potrubia. Údaje od júla 2023 ukazujú mesačnú spotrebu plynu počas prevádzky solárneho systému.

Na hodnotové porovnanie boli prevzaté údaje za posledný rok pred inštaláciou solárneho systému (2022) a následné celoročné obdobe keď bol prevádzkovaný solárny systém (2024). V sledovanom období bol pokles spotreby plynu v bytovom dome na úrovni 1970m³, čo v tvorí v percentuálnom vyjadrení necelých 24% úspory počas roku. Spotreba plynu je závislá od poveternostných vplyvov a toho, aká je tuhá zima. Z Tab.1 vidieť aj spotrebu plynu v prechádzajúcich rokoch, kedy bola spotreba plynu ešte vyššia ako v porovnávanom roku 2022.

Tab. 1 Porovnanie spotreby plynu pred a po inštalácií solárneho termického systému

Návratnosť investície

Keď sa hovorí o obnoviteľných zdrojoch energie, každý investor sa ako prvé opýta na návratnosť… „Kedy sa mi vrátia peniaze, ktoré za systém zaplatím?“. Osobne nerád diskutujem so zákazníkmi na tému návratnosti nakoľko sa nedá s určitosťou predpovedať, závisí od množstva faktorov a mení sa v čase. Následné zdôvodňovanie prečo je návratnosť taká aká je môže viesť až k sklamaniu.

To však nie je tento prípad nakoľko po zhodnotení nameraných údajov sme sa dostali na veľmi pozitívne čísla. Bytový dom je v rámci odberu plynu zaradený v sadzbe M6 ako neregulovaný spotrebiteľ plynu a v r.2024 odoberal plyn podľa cenníka [1] za 0,11191 EUR/kWh. Po prepočte neodobraného objemu plynu (z Tab.1 – 1970m³) za sledované obdobie vyšla úspora finančných prostriedkov na úrovni 2 886,30 EUR s DPH/rok. Objemová hodnota plynu bola na kWh prepočítaná koeficientom spaľovacieho tepla plynu 10,91kWh/m³, ktorý uvádza dodávateľ plynu ako priemernú hodnotu.

Celkové náklady na inštaláciu solárneho systému a uvedenie do prevádzky boli 19 588 EUR s DPH. Investor na solárny systém nežiadal o žiadnu formu dotácie a celú sumu za solárny systém zaplatil z vlastných peňazí domu. Ak by teda každý rok bytový dom ušetril na neodobratom plyne rovnakú, alebo podobnú sumu tak sa mu investícia do solárneho termického systému vráti za neuveriteľných 7 rokov.

Avšak vzhľadom na každoročné zmeny v sadzbách za energie sa návratnosť s istotou nedá predpovedať ani v tomto prípade nakoľko už pre rok 2025 boli vydané nové ceny za odoberanie plynu a podľa aktuálneho cenníka [2] pre neregulovaných odberateľov je celková cena za odobratý plyn v sadzbe M6 na hodnote 0,09413 EUR bez DPH/kWh. Ak by sme návratnosť investície počítali podľa aktuálneho cenníka tak by sa predĺžila zhruba o rok.

Spokojnosť zákazníka nás veľmi teší a budeme sa snažiť priebežne vyhodnocovať namerané údaje aj v budúcom období. Keď si zoberieme fakt, že len záruka na solárne kolektory od THERMO/SOLAR Žiar je 12rokov, a ich životnosť je potvrdená v praxi na viac ako 30 rokov tak tento systém sa za dobu svojej životnosti zaplatí sám viac ako dva krát.

Obr. 6 Detva – 35ks TS 500

Obr. 7 Zvolen – 16ks TS 500

Obr. 8 Banská Bystrica – 30ks TS 500

Obr. 9 Prievidza – 2x 24ks TS 500

Záver

Rozhodnutie sa pre inštaláciu solárneho termického systému pre bytový dom je jednoznačne náročné a o to viac, že to nie je rozhodnutie jednotlivca. Je potrebné zvážiť viacero faktorov, ktoré v konečnom dôsledku ovplyvnia výšku investície. V prípade, o ktorom sa píše v tomto príspevku sa stretlo viacero pozitívnych skutočností, ktoré mali vplyv na výhodnú cenu za inštaláciu systému. Výrazný vplyv na cenu má spôsob kotvenia kolektorov – nosná konštrukcia môže tvoriť až do 15% celkových nákladov, taktiež orientácia budovy, vnútorná dispozícia priestorov, dĺžka potrubia, objem teplonosného média a ďalšie.

Všetky tieto parametre môžete konzultovať s tímom odborníkov spoločnosti THERMO/SOLAR Žiar s. r. o., ktorí sú pripravení Vám poradiť s čo najvhodnejším možným riešením tak, aby ste zbytočne nepreplácali za niečo čo v skutočnosti nevyužijete. Preto ak zvažujete inštaláciu solárnych kolektorov, aj keď až o niekoľko rokov, obráťte sa na nás. Pretože už aj počas iných prác v rámci obnovy a rekonštrukcie domu môže prebiehať postupná príprava na budúcu inštaláciu, ktorá môže mať v konečnom dôsledku výrazný vplyv na výhodnejšiu cenu za takýto solárny systém.

Literatúra

[1]       SPP Neregulovaný cenník ZP pre MO platný pre r.2024

[2]       SPP Neregulovaný cenník ZP pre MO platný pre r.2025