wtorek, 29 września 2015

Bierne sposoby wykorzystania energii słonecznej cz. 1

Wszyscy chcemy mieszkać wygodnie w ładnie urządzonych, przestronnych i zdrowych mieszkaniach lub domach płacąc przy tym niewysokie rachunki za wodę, prąd i gaz. Często mówimy o domach ciepłych, czyli energooszczędnych. Czym jednak w rzeczywistości jest energooszczędność? Nasze przepisy mówią tu o niskim zapotrzebowaniu na energię zużywaną podczas eksploatacji budynku mieszkalnego. A więc nie tylko o energii potrzebnej do ogrzania w zimie, ale także do schłodzenia domu latem czy podgrzania wody użytkowej. Właściciele budynków utożsamiają po prostu z niskimi rachunkami, wliczają też opłaty za wodę, ścieki, śmieci czy prąd zużyty do oświetlania pomieszczeń. 

Zadajmy, więc sobie pytanie: kiedy dom jest energooszczędny, a rachunki wystarczająco niskie? O ile rachunki mogą być różne i trudno porównywalne (w domach utrzymywana jest różna temperatura, a obniżenie jej już o 1ºC daje kilka % oszczędności) to współczynnik E0 jest jak najbardziej miarodajny. Ale ile powinien wynosić ten współczynnik? Czy dzisiaj budowane domy są wystarczająco oszczędnie obchodzą się z energią? Gdzie są techniczne i ekonomiczne granice? Dzisiaj budowane domy charakteryzują się współczynnikiem E=100-110 kWh/rok. Podczas gdy jeszcze 30 lat temu miały nawet E0>200 kWh/rok. Obecnie staramy się osiągnąć jako standard E=70 kWh/rok. Jednak w Niemczech, Austrii, Szwajcarii i Skandynawii promuje się tzw. domy pasywne, które w zamierzeniu nie wymagają dostarczania dodatkowej energii lub czerpią jej niewielkie ilości z ekologicznych źródeł odnawialnych. Charakteryzują się E<15 kWh/rok.

Jak zaprojektować i zbudować dom energooszczędny?. Przede wszystkim musimy ograniczać (minimalizować) straty energii i jednocześnie maksymalizować jej zyski, czyli pozyskiwać lub odzyskiwać ze wszystkich dostępnych źródeł. Proste, prawda? Tylko jak to zrobić? 

Najrozsądniejszym rozwiązaniem wydaje się zwiększenie grubości termoizolacji ścian, podłogi i szczególnie poddasza, przez które ucieka najwięcej ciepła. Do tego okna o ciepłych wielokomorowych profilach lub ocieplonych pianką z niskoemisyjnymi 3-szybowymi przeszkleniami wypełnionymi gazami szlachetnymi. Dla porównania domy pasywne muszą mieć współczynnik przenikania dla przegród U<0,15 [W/m2K], a dla okien U=0,8-1,0 [W/m2K]. Otrzymamy tzw. dom superizolowany, który da nam w sumie niewielkie korzyści. Dlaczego? Bo teraz aż 75% energii zużyjemy na podgrzewanie powietrza wentylacyjnego, które ucieka nam bezpowrotnie do atmosfery. Dobrze byłoby wcześniej odzyskać ciepło z tego powietrza. Dlatego stosujemy wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Jest ona również niezbędna do zapewnienia mieszkańcom komfortu wilgotnościowego, gdyż domy pasywne z natury rzeczy są bardzo szczelne. Nie po to kupowaliśmy drogie okna, aby teraz pozwalać sobie na dodatkowe nieszczelności, przez które „ucieka ciepło”. Z jakich jeszcze źródeł pozyskać dodatkową darmową energię? Możemy wykorzystać energię pierwotną ziemi, wody lub powietrza. Jak wiemy nawet w środku zimy temperatura gruntu (na głębokości ok. 1,5m) jest dodatnia, a temperatura wody w zbiornikach wynosi ok. 4ºC. Możemy także odzyskać ciepło z wentylacji a nawet ścieków. Jednak te źródła mają raczej niewielką temperaturę i przeważnie wymagają przetworzenia przez kosztowne pompy ciepła. Czasami słyszy się też, szczególnie w rejonach górskich, o wykorzystaniu ciepła geotermalnego. Ale koszt takiej instalacji jest ogromny, nawet jak na możliwości całych samorządów. Jednak najwięcej energii na naszej Planecie pochodzi ze Słońca. Ma wysoką temperaturę, dobrze przenika przez szkło i jest powszechnie dostępna oraz tania. Sprawia tylko jeden problem: albo jest w nadmiarze albo nie ma jej prawie wcale. Trzeba, więc ją magazynować (akumulować). Energię słoneczną możemy pozyskiwać biernie lub czynnie za pomocą specjalnych urządzeń takich jak:
  • Ogniwa słoneczne – przetwarzają energię Słońca na prąd elektryczny (ciągle zbyt kosztowne i za mało wydajne)
  • Kolektory słoneczne, w których promienie słoneczne ogrzewają w nich powietrze lub ciecz. Dzięki wymiennikom ciepła przekazują swoją energię, którą wykorzystujemy do ogrzewania CWU lub CO.
Wszystkie wyżej wymienione urządzenia są dosyć kosztowne. Pompa ciepła lub wentylacja z odzyskiem ciepła to wydatek ok. 15 000-20 000 zł, instalacja solarna na potrzeby CWU min. 10 000zł. Musimy też pamiętać, że każda z tych instalacji wymaga zasilania energią elektryczną, także konserwacji i napraw. Ale energię słoneczną możemy pozyskiwać w sposób bierny, czyli bez żadnych kosztownych instalacji i urządzeń mechanicznych. Lecz dzięki powszechnie znanym zjawiskom fizycznym (promieniowaniu, przewodzeniu i konwekcji), rozwiązaniom konstrukcyjnych, odpowiedniemu ukształtowaniu bryły domu i jego wnętrza oraz kilku prostym zasadom możemy bardzo sprawnie pozyskiwać biernie energię słoneczną. Takie rozwiązania nie wpływają znacząco na koszty budowy, a ich użytkowanie nie wymaga dodatkowych nakładów energii.


Część 1  |  Część 2  |  Część 3  |  Część 4




0 komentarze:

Prześlij komentarz

FacebookGoogle PlusRSS FeedEmail