Czy możliwe jest wybudowanie w Polsce domu o zerowym lub ujemnym zapotrzebowaniu na energię?

Transkrypt

1 Czy możliwe jest wybudowanie w Polsce domu o zerowym lub ujemnym zapotrzebowaniu na energię? Budynki o ujemnym potencjale energetycznym są szczytem w dążeniu do oszczędności energetycznych w budownictwie. Idea takiego budownictwa zakłada, że budynek wytwarza więcej energii niż zużywa, co jest możliwe wyłącznie dzięki samodzielnemu wytwarzaniu energii w systemach przydomowych. Uboższą wersją są budynki o zerowym zapotrzebowaniu na energię. Zasada ich działanie opiera się na tym samym co budynków o potencjale dodatnim, z tą jednak różnicą, że wytwarzają energię wyłącznie w ilości zapewniającej pokrycie ich własnego zapotrzebowania. W tym przypadku nie występuje nadmiar energii. Strefa klimatyczna w której znajduje się Polska charakteryzuje się dużą zmiennością krótko i długookresowych warunków pogodowych, co w przypadku samodzielnej produkcji energii w oparciu o źródła odnawialne, niekorzystnie wpływa na możliwość pokrycia zapotrzebowania energetycznego obiektu wyłącznie z jednego źródła oraz utrudnia obliczenie energii produkowanej przez takie urządzenia. W związku z tym w Polsce najlepiej sprawdzą się systemy hybrydowe korzystające z energii odnawialnej w różnych postaciach. Poza tym, w porównaniu do innych krajów UE polska strefa klimatyczna charakteryzuje się m.in.: niskim poziomem nasłonecznienia, (ok kwh/m2/ rok), w związku z czym w celu pokrycia zapotrzebowania energetycznego kolektorami słonecznymi lub panelami fotowoltaicznymi (PV) konieczna jest instalacja zestawów o mocach zdecydowanie większych niż ma to miejsce w strefach bardziej nasłonecznionych. Przez co doświadczyć tu można problemów związanych z zapewnieniem wystarczającego miejsca w obrębie obiektu, które można przeznaczyć pod instalację systemów, a także związanych z problemem nadprodukcji energii (przewymiarowania instalacji). W związku z tym w gospodarstwach domowych kolektory słoneczne używa się do podgrzewania wody użytkowej, rzadziej do wspomagania c.o. W tym drugim przypadku nadwyżka energii w lecie, spowodowana przewymiarowaniem instalacji wykorzystywana jest do ogrzewania wody basenowej. W przypadku fotowoltaiki mało prawdopodobna wydaje się możliwość całkowitego pokrycia zapotrzebowania elektroenergetycznego obiektu zestawem przydomowym. niską temperaturą średnioroczną, co wymusza stosowanie efektywniejszej izolacji termicznej budynków, niż ma to miejsce w cieplejszych strefach klimatycznych. Ponadto temperatury krótkookresowe w warunkach polskich osiągają bardzo niskie wartości, co ma wpływ m.in. system

2 wentylacyjny zaopatrzony w gruntowy lub powietrzny wymiennik ciepła, zmuszając projektantów do odpowiedniego zwymiarowania instalacji pod tym względem. duże opady śniegu, co z niskim nasłonecznieniem powoduje skrócenie czasu pracy kolektorów słonecznych i paneli PV przez zaleganie śniegu na powierzchni czynnej urządzeń. niski potencjał geotermalny, co wymusza konieczność docierania do głębszych warstw gruntu w przypadku stosowania pomp ciepła, niż ma to miejsce np. w Islandii. dobry potencjał wietrzny, szczególnie w rejonach nadbałtyckich, sytuacja ta sprawia, że w Polsce dobrze sprawdzają się turbiny wiatrowe, Rys.1. Polska strefa klimatyczna charakteryzuje się dużą zmiennością pogodową, w związku z czym trudne jest pokrycie całkowitego zapotrzebowania energetycznego budynku wyłącznie z jednego źródła energii odnawialnej Uwzględniając wszystkie powyższe aspekty, dochodzi się do wniosku, że najlepsze efekty uzyskamy jeżeli w domu wybudowanym według technologii domu pasywnego z wentylacją mechaniczną wykorzystującą rekuperacyjny system podgrzewania powietrza z dobudowanym gruntowym wymiennikiem podgrzewania wstępnego tzn. zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku i ciepłej wody użytkowej zredukujemy poniżej 15kW/m2.

3 Rys.2. W naszych warunkach klimatycznych najlepiej sprawdzają się systemy hybrydowe, złożone z urządzeń korzystających z kilku odnawialnych źródeł energii W celu zapewnienia akumulacji ciepła i chłodu do budowy ścian należy użyć materiałów z dodatkiem PCM, co pozwoli wykorzystać w lepszym stopniu energii słonecznej. Pełny komfort termiczny bez korzystania z zewnętrznych źródeł i wykorzystując jedynie technologię OZE uzyskamy, gdy zastosujemy system ogrzewania niskotemperaturowy z połączeniem ogrzewania podłogowego i grzejników niskotemperaturowych. Do prawidłowej pracy systemu grzewczego oraz do podgrzewania c.w.u. zastosujemy system zbudowany z wykorzystaniem pompy ciepła wspomaganej kolektorem słonecznym. Jako źródło energii elektrycznej do zasilania tych urządzeń należy zastosować urządzenie zbudowane z ogniw fotowoltaicznych i przydomowej pionowej elektrowni wiatrowej, połączonej z baterią akumulatorów, sterownikiem elektronicznym i układem falownikowym. Nadwyżki energii elektrycznej po naładowaniu baterii akumulatorów będą wykorzystywane do zasilania grzałek elektrycznych zainstalowanych w zasobniku ciepłej wody. Dla zapewnienia nieprzerwanych dostaw ciepła przy przedłużających się okresach niekorzystnych warunków pogodowych należy zastosować akumulator ciepła ponieważ magazynowanie ciepła jest bardziej efektywne od magazynowania energii elektrycznej. Sterowanie pracą wszystkich urządzeń będzie realizowany przez wspólny dla wszystkich inteligentny sterownik elektroniczny. W celu zapewnienia magazynowania nadwyżek energii z okresu lata kiedy nie wykorzystujemy energii do ogrzewania budynku, najlepsze efekty przyniesie zastosowanie akumulatora zawierającego materiały zmiennofazowe, zabudowanego poniżej gruntu w rejonie budynku.

4 Rys.2. Jednym z warunków pozwalających osiągnąć status domu zero lub plus dodatniego jest efektywne wykorzystanie energii, czyli przede wszystkim odzysk energii z wentylacji (rekuperacja) oraz akumulowanie energii w materiałach zmiennofazowych (PCM) W warunkach naszego klimatu należy przypuszczać iż możliwość wybudowania takiego budynku, będzie ściśle związane z lokalizacją obiektu, zatem należy na bazie koncepcji, a następnie projektu dokonać szczegółowej analizy wielowariantowej przed dokonaniem wyboru źródła zasilania pochodzącego z OZE najlepiej w tym celu wykorzystać narzędzia do modelowania zużycia energii przy pomocy programów komputerowych. Można jednak wysunąć wniosek, że dążenie do ograniczenia konsumpcji energii w budynku, a także do samodzielnego jej wytwarzania, dzięki zastosowaniu układów korzystających z OZE, ale rozwój technologii, która przyczyni się w przyszłości do wybudowania domu o zerowym lub dodatnim potencjale energetycznym, możliwy będzie dzięki zastosowaniu układów aktywnych hybrydowych a to wymaga dalszych szczegółowych badań w tym zakresie zarówno na obiektach w warunkach laboratoryjnych jak i rzeczywistych. Opracowanie: mgr. inż. Joanna Kopica. mgr inż. Radosław Turski. Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji. KONTAKT Biuro Obsługi Klienta biuro@pasywny-budynek.pl

5 WWW: Tel: Adres: Morgowa Łódź