Solárne systémy

Solárne systémy

20. 01. 2011
Zdieľať

Jednou zo základných súčastí systému nízkoenergetického domu je vykurovanie, ktoré zahŕňa aj prípravu teplej vody a riadené vetranie, na ktoré sa často zabúda. Na ohriatie studeného vzduchu po klasickom vyvetraní otvorenými oknami je totiž potrebná istá energia. Núteným vetraním s rekuperáciou sa z nej ušetrí až 75 %.

Ak by sme dokázali úplne zužitkovať 20 minút žiarenia prichádzajúceho zo Slnka, pokrylo by celkovú ročnú potrebu energie na našej planéte. Skutočnosť je však zatiaľ iná. Príspevok slnečného žiarenia tvorí v bežnom dome asi 14 % z potreby tepla. V nízkoenergetickom dome sa dá toto číslo zvýšiť až na 30 – 40 %. Okrem správnej orientácie na svetové strany a celkovej koncepcie domu má na to výrazný vplyv aj aktívny systém využívajúci slnečnú energiu – solárne kolektory. Ide o zachytávač (absorbér) tepla, v ktorom sa ohrieva tepelný nosič (voda, vzduch). Ten potom odovzdáva teplo do zásobníka, z ktorého sa v čase potreby dopravuje na miesto využitia. Solárne kolektory sa využívajú najmä na prípravu teplej vody a až následne na podporu vykurovania.

V súčasnosti sa čoraz častejšie stretávame s využitím slnečnej energie aj v našom klimatickom pásme, solárne systémy však v našich podmienkach, žiaľ, pre nedostatok slnka v zimných mesiacoch neznižujú inštalovaný výkon zdroja tepla. Napomáhajú však hospodárnu prevádzku domu úsporou pri príprave teplej vody. Efektívnosť investícií do solárnych zariadení zvýšili dotácie štátu. Dôležité je vedieť, že solárna energia je schopná pokryť minimálne 60 % celkovej potreby energie na prípravu teplej vody. Výhodou moderných kolektorov je, že dokážu využiť priame, ale aj difúzne žiarenie – kolektor je pri zamračenej oblohe schopný prijímať až 300 W/m2, pri slnečnom počasí je to až 1 000 W/m2. Mal by však byť navrhnutý tak, aby sa využilo všetko v ňom vyrobené teplo. Ak sa plocha slnečných kolektorov vzhľadom na letnú potrebu tepla na prípravu teplej vody predimenzuje tak, aby bol v prechodných obdobiach prebytok tepla aj na prikurovanie, jediné zmysluplné využitie letného prebytku solárneho tepla je ohrev vody v bazéne. Ak bazén nie je k dispozícii, časť tepla sa nevyužije a solárne zariadenie sa zaťažuje zvýšenými teplotami, čo má za následok rýchlejšie opotrebenie komponentov aj solárnej kvapaliny.

Decentrálne vetranie s rekuperáciou. Jedna jednotka odvádza vydýchaný teplý vzduch z miestnosti a druhá privádza vonkajší čerstvý vzduch. Po 70 sekundách sa zmení smer otáčok a odsávajúca jednotka privádza vzduch a jednotka, ktorá ho privádzala, vydýchaný vzduch odvádza. Pri odvádzaní vnútorného, teplého vzduchu sa akumuluje energia do keramického výmenníka v jednotke, ktorá sa spätne využíva pri prívode čerstvého vzduchu. (foto: A – Invent)

 

Pri moderných nízkoenergetických domoch predstavuje vetranie oknami 50 % celkových tepelných strát !!! Riešením môže byť riadené vetranie so spätným získavaním tepla – rekuperáciou. V niektorých európskych štátoch, ako sú Francúzsko, Švédsko či Dánsko, je už riadené vetranie v novostavbách povinné. Alternatívou k bežným centrálnym systémom je decentrálne vetranie s rekuperáciou. Jeho výhodou je jednoduchá inštalácia systému bez potrubných rozvodov. Vďaka montáži priamo do obvodových stien je ľahká a rýchla aj jeho údržba – keramický výmenník sa jednoducho vyčistí v umývačke riadu a po vyschnutí sa osadí späť na pôvodné miesto. Vetranie prebieha na princípe kríža: Jedna jednotka odvádza vydýchaný teplý vzduch z miestnosti a druhá privádza z vonka čerstvý. Po 70 sekundách sa zmení smer otáčok ventilátora a odsávajúca jednotka privádza vzduch a jednotka, ktorá vzduch privádzala, vydýchaný vzduch zasa odvádza. Spätný zisk tepla spočíva v tom, že pri odvádzaní vnútorného, teplého vzduchu sa akumuluje energia do keramického výmenníka. Za 70 sekúnd sa výmenník nabije, a keď sa zmení smer otáčok, prichádzajúci čerstvý vzduch sa od neho ohrieva a do miestnosti prúdi ohriaty. V letných mesiacoch pracuje tento systém ako „pasívne chladenie“, to znamená, že teplo ostáva vonku. V chladnejších nočných hodinách sa môžu miestnosti vetrať bez rekuperácie, pričom sa zaistí príjemná klíma (princíp stáleho vetrania). Na zaistenie kvalitného prevetrania sa jednotky osadzujú v pároch (do počtu 4 ks v dome.) (zdroj: A – Invent)
Nízkoenergetické a pasívne domy sa musia riešiť komplexne. Iba tak sa dosiahnu požadované úspory a aj systém vykurovania bude mať zmysel. (foto: www.architekturbuero-weber.de, A – Invent)

 


Na radiátory zabudnite!

Moderné technológie, ktoré na vykurovanie využívajú obnoviteľné zdroje energie, ako napríklad tepelné čerpadlá, sú efektívne v nízkoteplotných vykurovacích sústavách. Teplo sa pri nich dostáva do priestoru sálaním, nie konvekciou (prúdením), ktorá je typická pre bežné sústavy, pracujúce s vyššími teplotami vykurovacej vody. Na dosiahnutie rovnakého pocitu tepelnej pohody pri sálavom systéme stačí vykurovať miestnosť na nižšiu teplotu, z čoho vyplýva úspora energie. Zaujímavou voľbou je infračervené sálavé vykurovanie. „Žiarenie neohrieva vzduch (voľne ním prechádza) a k prenosu tepla dochádza predovšetkým sálaním. Žiarivý tok sa po dopade na predmety (steny, podlahu, nábytok) čiastočne odrazí (asi 15 %), jeho väčšiu časť (asi 85 %) však predmety i ľudské telo pohlcujú a tým sa zahrievajú. Ak sa predmety a osoby ohrievajú sálavým tokom na 20 až 22 °C, možno zaistiť tepelnú pohodu už pri teplote vzduchu 18 až 19 °C; tým sa usporí minimálne 18 až 24 % energie,“ hovorí Ing. Miroslav Petr zo spoločnosti Fenix Jeseník.

Tip: Všetok nábytok a bytové doplnky na jednom mieste

V určitých aplikáciách (takzvané zónové vykurovanie) možno sálavé vykurovacie panely využiť na cielené ohrievanie prítomných osôb a v porovnaní s klasickým vykurovaním týchto priestorov dosiahnuť viac ako 50-percentnú úsporu nákladov na vykurovanie. Elektrické sálavé vykurovanie predstavuje zaujímavú alternatívu aj pre alergikov.

Technicky je síce možné využívať ich aj na podporu vykurovania, takéto riešenia si však vyžadujú dôslednú technicko-ekonomickú optimalizáciu. Kúriť totiž potrebujeme v zime, keď je slnečného svitu menej, a tak aj slnečné kolektory pracujú s výrazne nižším výkonom. (foto: Daikin)

 

„Dôsledkom zníženého prúdenia vzduchu v miestnosti je aj menšie vírenie prachových častíc, čím sa znižuje riziko vzniku rôznych chorôb ako napríklad astma, zápaly slizníc a podobne,“ popisuje Miroslav Petr. Navyše, vďaka zvýšenej teplote stien je nižšie riziko kondenzácie pár na ich povrchu, vzdušná vlhkosť sa však výrazne neznižuje. Pri nízkoenergetických domoch, kde okná a dvere predstavujú pomerne výrazný problém z hľadiska dosiahnutia požadovanej nízkej spotreby energie, je dôležitá aj ďalšia vlastnosť infravykurovania: „Pri sálavom toku, respektíve pri žiarení s vlnovými dĺžkami väčšími ako 3 µm, sklo neprepúšťa teplo, takže nedochádza k stratám sálavého toku sklenenými výplňami,“ objasňuje odborník zo spoločnosti Fenix Jeseník.

Takže ešte raz: zabudnite na radiátory. Energeticky úsporné domy sa najčastejšie spoliehajú na podlahové vykurovanie – či už teplovodné alebo elektrické, ktoré je typickým predstaviteľom nízkoteplotných systémov. V prípade teplovodného podlahového vykurovania zdrojom tepla môže byť tepelné čerpadlo, plynový kotol či kotol na pevné palivo, prípadne biomasu. Pri vykurovacích rohožiach či vykurovacích kábloch je zdrojom elektrina. Zatiaľ menej rozšírený, ale progresívny spôsob predstavujú stropné fólie inštalované napríklad aj dodatočne do sadrokartónového podhľadu.

 

Malým nedostatkom vykurovacích systémov využívajúcich obnoviteľné zdroje energie, najmä tepelných čerpadiel, môže byť nedostatočná teplota interiéru počas najchladnejších dní v roku alebo v priestoroch ako sú kúpeľne, kde je na dosiahnutie tepelnej pohody potrebná vyššia teplota. Tento nedostatok sa dá vyriešiť napríklad pomocou elektrických nanoplazmových ohrievačov, ktoré poslúžia ako doplnkový zdroj tepla. Ide o kombináciu tepelného generátora s využitím nanotechnológie a skla, pričom systém napodobňuje tepelné žiarenie zo Slnka. Vďaka obmedzeniu povrchovej teploty a technológii, využívajúcej striebro, spotrebujú plazmové vyhrievače v porovnaní s inými elektrickými ohrievačmi menej elektrickej energie. Majú väčšiu vykurovaciu plochu, takže pokryjú viac priestoru, a tiež dokážu produkovať tmavé infračervené žiarenie pod uhlom 180°. Plazmové vyhrievanie sa nesústreďuje iba do obmedzeného priestoru okolo seba, ale na celé okolie, a vytvára jednotný a homogénny ohrev, označovaný ako izotermický tepelný kúpeľ. Sklený povrch telesa navyše pracuje ako akumulátor tepla a po vypnutí ešte istý čas vykuruje. (zdroj: Fontess Swiss)
Kategória: Technológie
Tagy: solárne systémy
Zdieľať článok

Diskusia