Fotovoltaika a tepelné čerpadlo patria medzi najčastejšie riešenia, ktoré dnes domácnosti aj firmy na Slovensku zvažujú pri znižovaní účtov za energie. Aby ste si vedeli vybrať správne, je dobré rozumieť tomu, ako fotovoltaika funguje, čo dokáže tepelné čerpadlo v zime, aký je rozdiel medzi fotovoltaikou a solárnymi kolektormi a prečo sa tieto technológie často oplatí prepojiť do jedného systému.
Fotovoltaika – princíp a fungovanie
Fotovoltaika premieňa slnečné žiarenie na elektrinu. Základom je fotovoltaický jav: dopadajúce svetlo uvoľní v polovodiči elektróny, čím vznikne elektrické napätie a prúd. Tento proces prebieha vo fotovoltaických článkoch, ktoré sú poskladané do panelov.
V praxi to funguje tak, že fotovoltaické panely vyrábajú jednosmerný prúd (DC), ktorý menič (invertor) premieňa na striedavý prúd (AC) využiteľný v domácnosti. Počas dňa sa spotreba prednostne pokrýva z vlastnej výroby. Prebytky je možné ukladať do batérie, využiť na ohrev vody alebo ich odosielať do siete podľa zmluvných a technických možností.
Životnosť fotovoltaiky
Fotovoltaické panely sú navrhnuté na dlhodobú prevádzku – bežne ide o desiatky rokov, pričom výkon postupne mierne klesá. Menič má spravidla kratšiu životnosť než panely, preto sa pri návrhu oplatí myslieť aj na jeho budúcu výmenu. Veľmi dôležitá je tiež kvalita montáže: konštrukcia, kabeláž, ochrany a tesnosť prestupov cez strechu.
Solárne panely vs. fotovoltaika: aký je rozdiel? A čo slnečné kolektory?
V bežnej reči sa „solárne panely“ často používajú pre oba typy riešení, no technicky je rozdiel jasný:
- fotovoltaika vyrába elektrinu,
- slnečné kolektory (termické) vyrábajú teplo – najčastejšie na ohrev teplej vody alebo podporu vykurovania.
Fotovoltaika je univerzálnejšia, pretože vyrobenú elektrinu viete použiť na spotrebiče, ohrev vody, kúrenie (napr. cez tepelné čerpadlo) a aj na nabíjanie elektromobilu. Kolektory sú zasa veľmi účinné pri ohreve vody, no ich využitie je viazané na tepelné odbery – v lete môžu vzniknúť prebytky tepla, ktoré treba riešiť.
Montáž fotovoltaických panelov: šikmá vs. plochá strecha
Pri montáži fotovoltaiky sa postup líši podľa typu strechy. Na šikmej streche sa najčastejšie rieši kotvenie do krovu alebo nosných prvkov, montáž líšt a uchytenie panelov. Dôležitou časťou sú aj bezpečné prestupy káblov cez strechu (tesnenie, ochrana) a správne vedenie DC/AC kabeláže s osadením ochrán (prepätia, istenie).
Na plochej streche sa často používajú konštrukcie so sklonom kvôli orientácii a samočisteniu. Upevnenie môže byť riešené balastom alebo kotvením podľa statiky a veterných pomerov. Riešia sa aj odstupy kvôli tieňom a servisným prístupom.
V oboch prípadoch musí uchytenie zohľadniť statiku, vietor, snehové zaťaženie, kompatibilitu s krytinou a dlhodobú stabilitu.
Tepelné čerpadlo – princíp činnosti a systém
Tepelné čerpadlo prenáša teplo z okolitého prostredia do vykurovacieho systému. Na Slovensku sa najčastejšie používa typ vzduch–voda, ktorý odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu a odovzdáva ho do vody pre kúrenie a prípravu teplej vody.
Zjednodušene: chladivo vo výparníku odoberá teplo a odparuje sa, kompresor ho stlačí a zvýši teplotu, kondenzátor odovzdá teplo do vykurovacej vody a expanzný ventil zníži tlak – cyklus sa opakuje.
Typický systém obsahuje vonkajšiu jednotku (pri vzduch–voda), vnútornú hydraulickú časť alebo kompaktnú jednotku, zásobník TÚV a/alebo akumulačnú nádrž, reguláciu (ekvitermika, harmonogramy, priorita TÚV) a potrebné poistné prvky.
Účinnosť tepelného čerpadla závisí najmä od teploty zdroja (vonku) a požadovanej teploty vykurovacej vody, návrhu systému a nastavení regulácie, ako aj od zateplenia a reálnych tepelných strát domu.
Tepelné čerpadlo v zime: funguje aj pri mínusových teplotách?
Áno – tepelné čerpadlo pracuje aj v zime, no pri nízkych teplotách klesá dostupné teplo vo vzduchu, a tým aj účinnosť. O to dôležitejšie je správne dimenzovanie a nízkoteplotná prevádzka. Bežnou súčasťou prevádzky je aj odmrazovanie výparníka, ktoré prebieha v krátkych cykloch.
Tepelné čerpadlo a radiátory (aj v starších domoch)
Tepelné čerpadlo sa dá používať aj s radiátormi. Rozhodujúce je, akú teplotu vykurovacej vody musí systém dosiahnuť v najchladnejších dňoch. Väčšie radiátory dokážu odovzdať rovnaký výkon aj pri nižšej teplote vody, čo je pre tepelné čerpadlo výhodnejšie.
Pri starších domoch sa často oplatí kombinovať aspoň čiastočné zateplenie (napr. strop/povala, riešenie netesností), úpravy vykurovacej sústavy (ventily, vyregulovanie, prípadná výmena časti radiátorov) a vhodne zvolený typ a výkon tepelného čerpadla.
Výmena plynového (kondenzačného) kotla za tepelné čerpadlo a hybrid
Pri prechode z plynu sú dve časté cesty: buď kompletná výmena kotla za tepelné čerpadlo, alebo hybridný systém, kde sa kombinuje plynový kotol s tepelným čerpadlom podľa potreby a ekonomiky.
Hybrid dáva zmysel najmä tam, kde dom občas vyžaduje vyššiu teplotu vykurovacej vody a cieľom je znížiť spotrebu plynu, no ponechať záložný zdroj pre extrémne podmienky.
Podlahové kúrenie ako ideálny partner pre tepelné čerpadlo
Teplovodné podlahové kúrenie pracuje s nízkou teplotou vody a odovzdáva teplo veľkou plochou. Práve nízka potrebná teplota výrazne zvyšuje účinnosť tepelného čerpadla, preto je táto kombinácia veľmi obľúbená v novostavbách aj pri rekonštrukciách.
Fotovoltaika + tepelné čerpadlo: prepojenie do jedného energetického systému
Najväčší prínos tejto kombinácie je v tom, že fotovoltaika vyrába elektrinu cez deň a tepelné čerpadlo ju vie efektívne spotrebovať. Typické využitie je ohrev teplej vody do zásobníka, „predohrev“ akumulačnej nádrže alebo mierne zvýšenie teploty v dome v čase výroby. Výsledkom je vyššia vlastná spotreba vyrobenej elektriny, čo je kľúčové pre ekonomiku systému.
Zistite, či sa vám oplatí fotovoltaika a tepelné čerpadlo
Chcete vedieť, či sa vám oplatí fotovoltaika a tepelné čerpadlo práve vo vašom dome alebo firme? Nechajte si od nás pripraviť nezáväzný návrh. Stačí vyplniť krátky formulár a ozveme sa vám s riešením na mieru.