Ogrzewanie: Peletami i słońcem Autor: prof. zw. dr hab. inŝ. Włodzimierz Kotowski ( Energia Gigawat marzec 2008) Ogrzewanie drewnem nie oznacza w dzisiejszych warunkach stałego, ręcznego jego dokładania do paleniska. Stosowane obecnie pelety jak na rys. 1 (prasowane trociny oraz wióra w okrągłe brykieciki o średnicy 1,5-2,5 cm i długości 2-5 cm) są najczęściej płynnie poprzez automatycznie sterowany podajnik transportowane z zasobnika przydomowego do komory spalania centralnego pieca w piwnicy domu. Rys. 1. Pelety jako brykieciki z trocin oraz wiórów odpadowego drewna Rosnące ceny gazu ziemnego, produktów ropopochodnych, a ostatnio nawet węgla wymuszają wzmagające się zainteresowanie odnawialnymi nośnikami energii: słońca, wiatru oraz biomasy. Pozyskiwanie ciepła poprzez spalanie drewna leŝy u podstaw naszej cywilizacji, kiedy ludzkość opanowywała siły przyrody i zaczęła wykorzystywać jej bogactwa na swoje potrzeby. Ogrzewanie domu drewnem ale w postaci peletów z jego odpadów, tj. trocin i wiórów czyni je dziś tak samo komfortowym, jak gazem, czy lekkim olejem opałowym. Dla gospodarstw domowych ogrzewanie domu przy uŝyciu peletów w sprzęŝeniu z kolektorami słonecznymi jest technicznie i ekonomicznie optymalnym rozwiązaniem. Uwzględnia się tu nie tylko samo ogrzewanie, ale równieŝ ciepłą wodę na cele gospodarczosanitarne, co w wariantowych rozwiązaniach ilustruje rys. 2. Ogrzewanie peletami Pelety są szczególnie przydatne do automatycznego zasilania domowych kotłowni centralnego ogrzewania, co doskonale ilustruje rys. 3. Charakteryzuje je wysoka gęstość oraz 1
pokaźne ciepło spalania. Uwzględnia się oczywiście ogrzewanie nimi indywidualnych pomieszczeń tak poprzez piece kaflowe, jak i kominki. Źródło: BINE Rys. 2. Ogrzewanie domu kolektorem słonecznym w sprzęŝeniu z kotłownią opalaną peletami. a) Sporządzanie gorącej wody na potrzeby gospodarczo-socjalne b) Jak wyŝej plus ogrzewanie pomieszczeń budynku Obok budynku, pod ziemią są plastykowe, kulowe, całoroczne zasobniki peletów, które rozwozi się autocysternami tak, jak lekki olej opałowy (rys. 4). Ich rozładowywanie przeprowadza się pneumatycznie, przy czym do centralnej kotłowni najwygodniejsze są 2
podajniki ślimakowe (rys. 3). Kocioł jest oczywiście wyposaŝony w centralną stację sterowania łącznie z dozowaniem powietrza w zaleŝności od ilości tlenu w spalinach. Rys. 3. Kotłownia domu zasilana peletami podajnikiem ślimakowym z przydomowego zasobnika Rys. 4. Autocysterna do przewozu peletów z pneumatycznym rozładunkiem do przydomowego zasobnika na roczny zapas 3
W roku 2003 koszta ogrzewania domku peletami osiągnęły w RFN poziom 0,38 /kwh ciepła. Globalne są oczywiście niŝsze, jeŝeli instalacja grzewcza, zasilana peletami, współdziała z kolektorami słonecznymi. Kolektory słoneczne Pozyskiwanie ciepła z promieniowania słonecznego przebiega w kolektorach, które wytwarza się w dwóch wersjach: płaskich oraz szklanych rurach próŝniowych. Rdzeniem obu tych kolektorów jest absorber promieni słonecznych, zamieniający je w ciepło. Wykonuje się go z metalu (miedzi lub aluminium) wzgl. ze szkła i powleka ciemno-niebieską wzgl. czarną substancją, która wchłania promienie słoneczne. Substancja ta zapewnia niewielkie straty cieplne, a to owocuje wysokim wskaźnikiem termicznej sprawności kolektorów słonecznych. Ciepło z absorbera przenika do płynnego nośnika ciepła przez leŝące na nim ścianki rurek, którymi płynie powyŝszy. Kolektory płaskie są relatywnie prostej konstrukcji (rys. 5, lewa strona). Obudowa jest wytwarzana z aluminium, drewna lub stali szlachetnej. Na wierzchu znajduje się szyba osłaniająca absorber przed czynnikami atmosferycznymi oraz ogranicza straty cieplne. Dodatkowa izolacja boczna wraz ze spodem obudowy minimalizują globalne straty cieplne kolektora płaskiego. Rys. 5. Kolektory słoneczne: z lewej strony płaski (skrzyniowy), a z prawej z próŝniowymi rurami szklanymi. 4
Natomiast rurowe kolektory próŝniowe składają się z rury zewnętrznej (pokrytej natryskiem od środka substancją absorbera). W jej wnętrzu w wysokiej próŝni, która zapewnia doskonałą izolację znajdują się dwie rurki o małej średnicy, którymi płynie nośnik ciepła. Jest nim najczęściej woda z mrozoodporną substancją, podobną do chłodziwa silników spalinowych. Uwidacznia to rys. 5, po prawej stronie. Te kolektory charakteryzują się bardzo wysoką sprawnością i umoŝliwiają osiąganie temperatury nośnika ciepła do powyŝej 200 st. C, podczas gdy w płaskich maksymalna temperatura nie przekracza 100 st. C. Pierwsze są droŝsze od drugich, co jednak rekompensuje relatywnie ich wysoka sprawność. Dla pozyskiwania gorącej wody na cele gospodarczo-sanitarne potrzeba 1,0-1,3 m 2 powierzchni kolektora płaskiego lub 0,8-1,0 m 2 powierzchni kolektora szklanych rur próŝniowych w odniesieniu do kaŝdego z mieszkańców domu. Natomiast w przypadku równoczesnego ogrzewania pomieszczeń domku, trzeba powyŝsze dane powiększyć o 1 m 2 dla płaskiego kolektora i o 0,55 m 2 dla szklanych rur próŝniowych na kaŝde 10 m 2 powierzchni uŝytkowej. Koszty zainstalowania kolektorów słonecznych dla wody gorącej na cele gospodarczosanitarne w domu dla 4-osobowej rodziny wynoszą w RFN około 4000. Oszczędności z tego tytułu sięgają 40-60 miesięcznie w odniesieniu do ogrzewania gazem ziemnym lub lekkim olejem opałowym. W warunkach Polski na kaŝdy 1 m 2 rocznie przypada 900-1000 kwh ciepła z promieniowania słonecznego. Prostota urządzeń pozyskiwania tego ciepła wsparta efektywnością ekonomiczną jest wystarczającą motywacją dla jej wykorzystania obok juŝ istniejących, innych urządzeń, ogrzewających nasze domy. 5