WYKORZYSTANIE PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO DO OGRZEWANIA MIESZKAŃ

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "WYKORZYSTANIE PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO DO OGRZEWANIA MIESZKAŃ"

Karol Maciej Nowacki
6 lat temu
Przeglądów:

1 WYKORZYSTANIE PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO DO OGRZEWANIA MIESZKAŃ Tomasz Pacek

2 WSPÓŁCZESNE WYKORZYSTANIE ENERGII SŁONECZNEJ: Energie elektryczną wykorzystuje się obecnie na wielu płaszczyznach życia codziennego. Między innymi wykorzystujemy ją w : - w procesie zmiany temperatury w domach - w procesach produkcyjnych - do podgrzewania wody

3 METODY POZYSKIWANIA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO Energie promieniowania możemy pozyskiwać przede wszystkim na dwa sposoby. Pierwszy sposób nazywany metodą pasywną i odnosi się ona do pozyskiwania energii słonecznej w naturalny sposób czyli bez wykorzystania innych energii z zewnątrz. Drugi sposób czyli metoda aktywna jest przeciwieństwem pierwszej, ponieważ w tej metodzie nie używa się naturalnych procesów lecz wykorzystuje się szereg urządzeń instalacyjnych-kolektorów, które ponadto często wymagają wsparcia inną energią z zewnątrz.

4 W metodzie aktywnej istotną role odgrywają kolektory. Wyróżniamy różne kolektory do zamiany energii słonecznej na cieplną i dzielimy je przede wszytkim na: płaskie próżniowe płaskie gazowe cieczowe dwufazowe próżniowo-rurowe (nazywane też próżniowymi)

7 W skład typowej domowej instalacji solarnej wchodzą: - kolektory słoneczne (różnego rodzaju) - zbiornik z wymiennikiem - zespół pompowy z zaworem bezpieczeństwa - sterownik elektroniczny - mocowania kolektora słonecznego - płyn niezamarzający (najczęściej jest to glikol) - pompka do napełniania układu oraz naczynie wzbiorcze - śrubunki oraz zespoły przyłączeniowe kolektora oraz zbiornika - konstrukcja wsporcza kolektorów w przypadku

8 Zasobnik solarny- zbiornik na wodę wyposażony w wężownice, który poza kolektorem jest równie ważnym elementem instalacji solarnej

9 METODY PASYWNE Pasywne ogrzewanie słoneczne odnosi się do wszelkich układów czy też systemów, które dzięki swojej konstrukcji pozwalają na gospodarowanie energią promieniowania słonecznego w celu podniesienia temperatury wewnątrz budynku, bez dodatkowych źródeł energii. Najprostszym układem pasywnym może być dom z dużymi oknami skierowanymi na południe, przez które w zimie wpada do wewnątrz dużo promieni słonecznych, które mają możliwość akumulacji w masywnych ścianach czy podłogach.

10 Znakomitym przykładem zastosowania ogrzewania pasywnego są tak zwane budynki pasywne. Powstały one na wzór Passivhau, czyli niemieckiego standardu budownictwa wykorzystującego promieniowanie słoneczne. Ciepło wpadające przez duże okna skierowane ku południu, dostarcza odpowiednią ilość promieniowania słonecznego, niezbędnego do dalszego nagrzewania się mieszkania. Kilkanaście lat wstecz nie było szans na stosowanie tego typu rozwiązania, lecz od kiedy pojawiły się rolety a okna poprawiły swoje parametry cieplne, zaczęto coraz chętniej korzystać z tej metody.

11 POŁUDNIOWA ELEWACJA DOMU PASYWNEGO (PASSIVHAUS) ZBUDOWANEGO W DARMSTADT

12 DOM PASYWNY W SMOLCU KOŁO WARSZAWY

13 Aby ogrzewanie pasywne miało sens, należy przechowywać energie słoneczną na późniejsze chwile. Domki, które charakteryzują się lekką konstrukcją będą nagrzewać się szybko ale też i szybko się wychładzać. Najwięcej ciepła wymaga się w nocy. Aby ciepło nie uciekało należy zakumulować energię. Można to zrobić stosując podczas budowy domu ciężką, tradycyjną technologię.

14 Akumulowaniu ciepła służą między innymi: Grube, murowane ściany, nawet działowe, grube betonowe wylewki w podłodze, rezygnacja z wykańczania wnętrza płytami kartonowo-gipsowymi czy boazerią, Dzięki tym rozwiązaniom nawet przez cały słoneczny dzień temperatura we wnętrzu domu pasywnego wzrasta nieznacznie, bo duże ilości ciepła pochłaniane są przez ciężkie materiały budowlane. Później, w nocy, ciepło to jest powoli uwalniane do wnętrza, by wyrównać straty ciepła z domu.

15 POWIETRZNE KOLEKTORY SŁONECZNE Kolejnym sposobem pasywnego ogrzewania mieszkań, stosunkowo prostym do wdrożenia, są powietrzne kolektory słoneczne. Można je montować w różnych lokalizacjach między innymi na ścianach w miejscach, gdzie przeszklenia nie zostały przewidziane, ale także na dachu budynku. Ich działanie powoduje ogrzewanie budynku wewnątrz a co za tym idzie nie muszą nagrzewać się do bardzo wysokich temperatur. Do ich działania wystarczy, aby uzyskiwano z nich temperaturę około 30 C. Oznacza to, że w porównaniu do kolektorów słonecznych nie mają aż tak dużych strat energii a więc mają dużo wyższą sprawność niż zwykłe kolektory

17 ŚCIANY TROMBE A Kolejnym rozwiązaniem pasywnego ogrzewania mieszkań są tak zwane ściany Trombe a. Rozwiązanie to stanowi połączenie kolektorów powietrznych z zdolnościami akumulacji ciepła. Bardzo masywne ściany są przesłonięte od zewnątrz szkłem. Ściana opływana jest przez powietrze ogrzane pochodzące z ogrzewania promieniami słonecznymi. Sama ściana jest również nagrzewana na wskutek promieniowania. W nocy, kiedy brak już promieniowania, ściany zaczynają oddawać ciepło bezpośrednio do pomieszczenia ale też ogrzewając powietrze po jej zewnętrznej stronie.

1 letnie promienie słoneczne 2 zimowe promienie słoneczne 3 dach 4 szyba 5 komora, gdzie nagrzewa się powietrze 6 ściana akumulacyjna pomalowana z

18 1 letnie promienie słoneczne 2 zimowe promienie słoneczne 3 dach 4 szyba 5 komora, gdzie nagrzewa się powietrze 6 ściana akumulacyjna pomalowana z zewnątrz na czarno 7 wlot nagrzanego powietrza do pomieszczenia 8 wylot schłodzonego powietrza z pomieszczenia 9 pomieszczenie 10 ściany izolacyjne

19 AKTYWNE OGRZEWANIE SŁONECZNE W ogrzewaniu słonecznym aktywnym konieczne jest zadziałanie innych źródeł energii. Najczęściej jest to energia elektryczna do napędzania silnika pompy, wentylatora czy innych niezbędnych urządzeń.na przykład wspomniane na początku kolektory słoneczne, montuje się razem z pompką do glikolu. Kolektory słoneczne, które umieszczamy np. na dachu czy też w innych miejscach takich jak taras czy elewacja budynku, podgrzewają glikol do temperatury wyższej a ten trafia do zasobnika ciepła, z którego odbiera się ciepłą wodę użytkową lub też wykorzystuje jako czynnik grzewczy w grzejnikach czy też w ogrzewaniu

20 TYPY INSTALACJI POPULARNE W POLSCE W Polsce wyróżniamy dwa podstawowe typy instalacji. Pierwszym rodzajem instalacji (jednym z najtańszych i najprostszych) jest instalacja grawitacyjna wraz z jednowężownicowym zasobnikiem. Nagrzany pod wpływem promieni słonecznych czynnik unosi się do góry zasobnika bez potrzeby używania jakichkolwiek pomp, a po jego oddaniu ostudzony wraca do kolektora. Ważne w tym układzie jest to, że zasobnik musi być umieszczony powyżej kolektorów. W praktyce prowadzi to do umieszczania kolektorów na stelażach w ogrodzie a zasobnika na piętrze.

21 Instalacja z zasobnikiem solarnym jednowężownicowym

22 Drugim popularnym typem instalacji jest instalacja z obiegiem wymuszonym. Nie ma ona wad instalacji grawitacyjnej, ale za to wymaga stosowania pompy oraz układu sterowania. W tym typie instalacji zbiorniki zazwyczaj wyposażone są w dwie wężownice. Takie wyposażenie pozwala na współprace np. z kotłem gazowym. Dolna wężownica podłączona jest do instalacji solarnej. Gdy na panują korzystne warunki ( temp. w kolektorze wyższa o 5 do 8 stopni) włączona jest pompka tłocząca rozgrzany czynnik z kolektora. W innym przypadku następuje włączenie kotła. Działa on do momentu aż woda w górnej części zbiornika osiągnie zadaną temperaturę. Cały układ najpierw podgrzewa ciepłą wodę a dopiero w kolejnej kolejności grzeje instalacje centralnego ogrzewania. Pracę instalacji solarnej kontrolują czujniki umieszczone na wyjściu z kolektora i w dolnej części podgrzewacza biwalentnego.

24 OGRZEWANIE MIESZKAŃ ZA POMOCĄ SOLARÓW W POLSCE Kolektory słoneczne znacznie częściej wykorzystujemy do podgrzewania ciepłej wody. Istnieje możliwość wykorzystywania kolektorów słonecznych do podgrzewania temperatury w mieszkaniach i budynkach. Jest to jedno przedsięwzięcie kosztowne. W polskich warunkach dzięki kolektorowi można w uzyskać od 450 do 600 kwh/m 2. Wystarczy to na ogrzanie 1,5m2 słabo zaizolowanego domku, lub 4 do 6m2 dobrze zaizolowanego budynku.

25 W polskich warunkach na każde dwa metry kwadratowe proponuje się 1m2 powierzchni kolektora. W takim rozwiązaniu w porze zimowej czyli w grudniu i styczniu istnieje tylko okresowy niedobór energii. Wynosi on mniej więcej dla średnio ocieplonego domu około 75kWh/m2, a dla domu bardzo dobrze zaizolowanego około 25kWh/m2. Brakującą energie musimy uzupełnić. Możemy tego dokonać za pomocą kotła gazowego, pompy cieplnej lub innej energii. W miesiącach letnich należy nadmiar energii odprowadzać na przykład do podgrzewania wody w ogrodzie (np. w basenie).

26 CZY OGRZEWANIE MIESZKAŃ PANELAMI JEST OPŁACALNE? Opłacalność ekonomiczna w polskich warunkach wykorzystanie kolektorów słonecznych do wspomagania centralnego ogrzewania nie ma obecnie podstaw ekonomicznych. Porównując koszty wynikające z pozyskiwania energii słonecznej z uwzględnieniem kosztów instalacji, serwisu, będzie ona znacznie wyższa niż w przypadku energii pozyskiwanej z powszechnie stosowanych źródeł jak np. kocioł gazowy. Rozwiązanie to jest dedykowane dla osób, które charakteryzują się umiłowaniem ochrony środowiska, a nie dla osób które chcą znaleźć oszczędności w codziennym

27 ROZWIĄZANIA PODCZAS PROJEKTOWANIA DOMU W CELU ZWIĘKSZENIA MOŻLIWOŚCI MAGAZYNOWANIA CIEPŁA Stosowanie murowanych ścian, podłóg i stropów umożliwi akumulacje ciepła. Szczególne znaczenie ma ściana wewnętrzna umieszczona naprzeciw przeszklenia. Powinna być ona zbudowana np. z pełnej cegły lub betonu, które dobrze akumulują ciepło oraz zawierać też odpowiednią grubość. Powinna więc to być zaprojektowana ściana nośna o odpowiedniej grubości. Malując ścianę na ciemny kolor możemy zwiększyć jej zdolność akumulacji ciepła. Pozostałe powierzchnie powinny być w jasnych odcieniach aby odbijały i rozpraszały światło. Stosując odpowiednie obudowy np. kominka czy

28 SCHEMAT DOMU ENERGOOSZCZĘDNEGO

29 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Podobne dokumenty

Przykładowe schematy instalacji solarnych

W skład wyposażenia instalacji solarnej wchodzą: - zestaw kolektorów płaskich lub rurowych, Przykładowe schematy instalacji solarnych - zasobnik ciepłej wody wyposażony w dwie wężownice, grzałkę elektryczną,