Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Uwarunkowania środowiskowe projektowania budynków energooszczędnych i pasywnych. Aktywne i pasywne systemy słoneczne.

Aktywne i pasywne systemy solarne
Fot. freeimages.com

Osiągnięcie wysokiej efektywności energetycznej budynków mieszkalnych wymaga uwzględnienia wielu uwarunkowań środowiskowych na etapie projektowania i prac budowlanych.

Spełnienie tych wymagań umożliwia maksymalne wykorzystanie dostępnej energii otoczenia, ograniczenie straty ciepła z budynku oraz obniżenie zapotrzebowania na ciepło i energię elektryczną.

Ciąg dalszy artykułu...

Wraz ze wzrostem temperatury pracy kolektora (Tm) i obniżeniem temperatury otoczenia (Ta) zwiększa się ilość ciepła traconego przez urządzenie. Także zmniejszające się promieniowanie słoneczne powoduje, że przy zadanej stałej różnicy temperatur Tm – Ta moc kolektora spada. Dla umownego stanu pracy, przy którym temperatura absorbera jest równa 60°C, temperatura otoczenia to 20°C, a średnia moc promieniowania słonecznego osiąga wartość 800 W/m2, współczynniki sprawności kolektorów różnego typu mogą wynosić przykładowo:

  • dla kolektora płaskiego: h0,05 = 0,558,
  • dla próżniowego kolektora płaskiego: h0,05 = 0,625,
  • dla próżniowego kolektora rurowego: h0,05 = 0,664 [3].

Konfiguracji systemu solarnego dokonuje się na podstawie obliczeń projektowych, obejmujących z jednej strony określenie zapotrzebowania na ciepło, z drugiej – szczegółową analizę warunków słonecznych na danym terenie.

Warto wiedzieć: Dopłaty do domów energooszczędnych a zużycie energii elektrycznej na wentylację mechaniczną >>

Oprócz właściwego doboru elementów systemu istotne jest odpowiednie rozmieszczenie kolektorów względem stron świata (kąt odchylenia od kierunku południowego b, zwany inaczej deklinacją) oraz w stosunku do pozycji horyzontalnej (kąt nachylenia a z płaszczyzną podłoża, tzw. inklinacja).

Na rys. 3 przedstawiono stopień zmniejszenia ilości ciepła dostarczanego przez kolektory słoneczne w zależności od ich usytuowania (dla przykładowej lokalizacji w okolicach Krakowa).

Prawidłowo zaprojektowany system solarny jest w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na ciepło w ograniczonym stopniu. Przybliżony stopień pokrycia przez kolektory słoneczne potrzeb energetycznych przykładowego budynku energooszczędnego i pasywnego zlokalizowanego w okolicach Krakowa przedstawiono na rys. 4.

W ujęciu całorocznym instalacje solarne projektuje się w taki sposób, aby solarny stopień pokrycia mieścił się w przedziale 40–70%.

Pasywne systemy ogrzewania solarnego do wytwarzania ciepła w budynku wykorzystują bezpośrednio lub pośrednio energię promieniowania słonecznego.

W pierwszym przypadku promieniowanie słoneczne, które przenika przez przegrody przezroczyste (okna), jest absorbowane w masywnych elementach budynku (ściany, podłogi), a następnie w wyniku transportu ciepła przekazywane do chłodniejszego powietrza wypełniającego pomieszczenie.

W odróżnieniu od aktywnych systemów solarnych w tym przypadku nie są wykorzystywane urządzenia mechaniczne i elektryczne, co zapewnia oszczędność kosztów takiego ogrzewania.

Dostęp promieniowania słonecznego zapewnia także dobre oświetlenie powierzchni mieszkalnych, co prowadzi do dalszej redukcji kosztów (ograniczenie czasu użytkowania oświetlenia elektrycznego). Jednocześnie żeby nie dochodziło do przegrzewania budynku w lecie, montuje się nad przegrodami przezroczystymi specjalny nawis (wysunięta część dachu), zapewniający odpowiedni cień (rys. 5).

Elementy bezpośredniego pasywnego systemu solarnego:

  • przegrody przezroczyste zapewniające dostęp promieniowania słonecznego, zwłaszcza od strony południowej,
  • absorbery – powierzchnie ścian i podłóg oraz inne elementy pochłaniające ciepło,
  • masy termiczne – materiały, które przechowują zaabsorbowane ciepło (różnica pomiędzy absorberem i masą termiczną, tworzącymi z reguły jeden element budowlany, polega na tym, że absorber stanowi warstwę wierzchnią, za którą znajduje się masa termalna),
  • system dystrybucji, dzięki któremu ciepło słoneczne krąży w pomieszczeniu, oparty na zjawiskach naturalnego transportu ciepła: przewodzeniu, konwekcji oraz promieniowaniu,
  • elementy budowlane zapewniające odpowiednie zacienienie w miesiącach letnich (okapy dachowe) oraz urządzenia elektroniczne (np. czujniki temperatury) kontrolujące stan powietrza w budynku.

Ilość ciepła, jaka dociera do budynku w postaci zysków od nasłonecznienia, uzależniona jest przede wszystkim od powierzchni okien, ich standardu energetycznego oraz orientacji względem stron świata.

Na rys. 6 przedstawiony został stopień zmniejszenia zysków solarnych w zależności od powierzchni i usytuowania okien. Punktem odniesienia dla przeprowadzonego porównania była wartość zysków od nasłonecznienia dla okien o powierzchni 15 m2 skierowanych na południe.

W przeprowadzonych obliczeniach uwzględniono dodatkowo straty ciepła, jakie występują w sezonie grzewczym przez okna o całkowitym współczynniku przenikania ciepła UOK = 1,1 kWh/(m2 · rok).

W celu optymalnego wykorzystania energii promieniowania słonecznego w budynkach energooszczędnych i pasywnych powierzchnie dzienne skoncentrowane są po stronie południowej, a ściany w tej części budynku charakteryzują się dużym przeszkleniem.

Analizując zmienne w skali roku kąty padania promieni słonecznych, można przyjąć, że najbardziej korzystnym rozwiązaniem jest umiejscowienie na ścianie południowej pasa okien (zamiast np. całkowitego przeszklenia tej przegrody). Dzięki temu w znaczny sposób ogranicza się przegrzewanie pomieszczeń oraz zwiększa komfort ich użytkowania.

W przypadku ścian skierowanych na pozostałe strony świata, szczególnie ścian północnych, powinny one charakteryzować się znaczną izolacyjnością cieplną oraz minimalną powierzchnią otworów przeszklonych.

W przypadku systemu pasywnego wykorzystującego zyski solarne w sposób pośredni, energia cieplna zawarta w promieniowaniu słonecznym jest akumulowana w przegrodach zewnętrznych, a następnie odzyskiwana w chwili, kiedy istnieje na nią zapotrzebowanie.

System ten charakteryzuje się brakiem bezpośredniego oddziaływania słońca na wnętrze budynku. Jego podstawowym elementem jest ściana kolektorowa, której zadaniem jest absorpcja, gromadzenie, rozprowadzanie i magazynowanie energii (rys. 7). Zewnętrzna faktura oraz barwa ściany kolektorowej sprzyjają pochłanianiu promieni słonecznych, natomiast duża pojemność cieplna materiału konstrukcyjnego umożliwia magazynowanie ciepła.

W celu zmniejszenia jego strat w nocy stosuje się podwójne oszklenie dla osłonięcia ściany od wpływów zewnętrznych.

Klasycznym przykładem ściany kolektorowej jest ściana Trombe’a-Michela. Wśród innych rozwiązań wyróżnić można ścianę wodną, ścianę z cegły słonecznej oraz ścianę diodową.

Innym rodzajem systemu pasywnego są szklarnie wkomponowane w bryłę budynku i wykorzystujące tzw. efekt szklarniowy – promienie słoneczne, przechodząc przez powierzchnię przeszkloną, przekształcają się w energię termiczną i zostają uwięzione we wnętrzu. Szklarnie mogą być skierowane we wszystkich kierunkach świata, przy czym od południa pochłaniają największą ilość światła, a od północy stanowią bufor cieplny.

Czytaj dalej: Systemy fotowoltaiczne >>

   13.03.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl