Architektura
ARCHITEKTURA

Dom napędzany przez słońce - najlepsze na rynku kolektory słoneczne

  • Komentarze

Systemy słoneczne

Home for Lofe w Arhus w Danii - jeden z 6 modelowych domów aktywnych firmy VELUX, o minimalnym zapotrzebowaniu na energię

Fot: Dzięki uprzejmości Velux
  • Systemy słoneczne
  • Systemy słoneczne
  • Systemy słoneczne
  • Systemy słoneczne

W dobie, gdy energia, staje się coraz droższa, chętnie skłaniamy się do poszukiwania tańszych jej źródeł. Rośnie zainteresowanie niekonwencjonalnymi i przyjaznymi środowisku systemami. Jednym z najdostępniejszych na rynku są kolektory słoneczne, które energię z naszej nam najbliższej gwiazdy przemieniają w ciepło bądź prąd

Systemy wykorzystujące odnawialne źródła energii osiągnęły na tyle wysoki poziom technologiczny, że umożliwiło to powszechne ich wykorzystanie w budownictwie, a wiele z nich uważane jest już za technologie dojrzałe. Niemniej jednak wciąż są to rozwiązania dla inwestorów mogących pozwolić sobie na zaakceptowanie stosunkowo długiego okresu zwrotu inwestycji.

Zanim podejmie się decyzję o zakupie instalacji słonecznej, powinno się racjonalnie ocenić możliwości obniżenia zużycia energii w obiekcie. Energię słoneczną można wykorzystywać zarówno przez systemy aktywne, jak i pasywne. Do tych drugich należą rozwiązania architektoniczne budynku gwarantujące odpowiednie jej pochłanianie, magazynowanie i rozprowadzenie wewnątrz pomieszczeń. Działania te realizowane są przede wszystkim poprzez odpowiednie usytuowanie budynku i otwarcie go na promieniowanie słoneczne dzięki zastosowaniu dużych, przeszklonych powierzchni od strony południowej. Dotyczy to obiektów nowo projektowanych, niemniej jednak w każdym budynku możliwe jest ograniczenie strat energetycznych poprzez poprawę izolacyjności przegród zewnętrznych i dachu, ze szczególnym uwzględnieniem strony północnej, która charakteryzuje się największym współczynnikiem strat. Szacuje się, że w warunkach polskich zastosowanie rozwiązań pasywnych w budynku może ograniczyć wydatki na cele grzewcze o co najmniej 30%. Zanim wykorzysta się aktywne systemy słoneczne, warto rozważyć również niedoceniane rozwiązania pasywne.

W przypadku aktywnych systemów, energia promieniowania może zostać wykorzystana do wytworzenia ciepła bądź chłodu, jak również energii elektrycznej. Obecnie na rynku najczęściej stosowanymi systemami są instalacje kolektorów słonecznych do przygotowywania ciepłej wody użytkowej c w.u). Charakteryzują się one najwyższą sprawnością wśród systemów słonecznych. Zapewniają w skali całego roku nawet do 60% całkowitego zapotrzebowania na c.w.u.. System kolektorów słonecznych można opisać jako wymiennik ciepła służący do zamiany energii elektromagnetycznej promieniowania słonecznego na ciepło. Konwersja fototermiczna realizowana jest za pomocą zamkniętego obiegu czynnika roboczego, który cyrkulując pomiędzy kolektorem słonecznym a wymiennikiem ciepła, ogrzewa zimną wodę do ustalonej przez użytkownika temperatury. Nadmiar ciepła magazynowany jest w zasobnikach o odpowiednio dobranej objętości w stosunku do potrzeb odbiorcy.

Aby instalacja dobrze funkcjonowała, konieczny jest poprawny projekt systemu, nie tylko uwzględniający liczbę osób przebywających w budynku. Kluczem do optymalnej pracy instalacji jest przede wszystkim dobrze oszacowane, już w fazie projektu instalacji, dobowe zapotrzebowanie na c.w.u. Zainstalowane kolektory słoneczne mogą również służyć do ogrzewania pomieszczeń lub basenów kąpielowych. Warto jednak zaznaczyć, że tego typu rozwiązania wymagają znacznie większej powierzchni samych kolektorów słonecznych niż w przypadku instalacji do podgrzewania c.w.u. Ponadto są to systemy o większym stopniu skomplikowania, a co za tym idzie, znacznie droższe. Coraz większą popularność zdobywają tzw. systemy kombi, w których wytwarzane ciepło wykorzystywane jest zarówno na cele grzewcze, jak i do przygotowywania c.w.u. W ostatnich latach, częściej w krajach Europy Południowej, ale również i w Polsce, instalacje konwersji fototermicznej stosowane są do wytwarzania chłodu dla potrzeb klimatyzacji. Takich rozwiązań na ogół używa się w dużych obiektach biurowych. Aby wytworzyć chłód w systemie kolektorów słonecznych, konieczne jest zwiększenie temperatury czynnika grzejnego do poziomu 90°C. Dlatego też stosowane są zazwyczaj do tego celu kolektory próżniowe lub płaskie wyposażone w szybę antyrefleksyjną, zwiększającą przepuszczalność promieni słonecznych.

Krajowy rynek oferuje wiele rozwiązań technicznych możliwych do zastosowania w budownictwie, przemyśle czy w rolnictwie. Do celów grzewczych mogą być wykorzystywane kolektory płaskie przeszklone, próżniowe kolektory rurowe, kolektory nieprzeszklone i powietrzne. Kolektory nieprzeszklone (rzadko wykorzystywane w Polsce) służą głównie do podgrzewania wody w basenach ogrodowych. Podobnie jest w przypadku kolektorów do ogrzewania powietrza. Pomimo znacznego potencjału ich zastosowania w rolnictwie do procesów suszarniczych, a także do ogrzewania szklarni i tuneli foliowych, ich wykorzystanie jest sporadyczne. Natomiast blisko 69% zainstalowanej powierzchni kolektorów w 2007 roku stanowiły płaskie kolektory słoneczne, a 30,9% próżniowe. Porównując powyższe wyniki z tymi uzyskanymi w roku 2006, można stwierdzić dwukrotny wzrost zainteresowania klientów kolektorami próżniowymi. Spowodowane jest to głównie napływem kolektorów produkowanych w Chinach, których jakość i sprawność jest często adekwatna do proponowanej niskiej ceny.

Kolektory płaskie

Ich konstrukcję stanowi obudowa wyposażona w izolację cieplną. Wewnątrz umieszczony jest absorber wykonany z miedzi lub aluminium i powlekany warstwą pochłaniającą promieniowanie słoneczne. Obecnie stosowane powierzchnie absorpcyjne wykonane są zazwyczaj na bazie tlenków tytanu lub czarnego chromu. Wymianę ciepła pomiędzy absorberem a zbiornikiem akumulacyjnym zapewnia niezamarzający czynnik roboczy, najczęściej glikol. Aby zapewnić odpowiednio wysoki odbiór ciepła, pod płytą absorbera poprowadzona jest sieć przewodów czynnika roboczego w układzie meandrowym lub harfowym. Zastosowanie kolektorów z układem meandrowym zalecane jest w przypadku dużych systemów, gdzie połączone jest ze sobą kilka pojedynczych kolektorów. Rozwiązanie takie zapewnia równomierny przepływ czynnika roboczego przez całą baterię kolektorów.

przeczytaj rowniez
Źródło: "Architektura-murator" 10/2010
Autor: Paweł Choromański
Zdjęcia: Dzięki uprzejmości Velux, Andrzej Szandomirski, Dzięki uprzejmości Soleko
Data publikacji: 13.06.2011 15:08
do góry
uaktualnij licznik
Miesięcznik architektura
W numerze 04/2017:
  • Muzeum II Wojny Światowej w Gdańsku
  • Aparthotel Lwowska 1 w Krakowie
  • Węzeł przesiadkowy w Solcu Kujawskim
  • Apartamenty LEA 251 w Krakowie
  • więcej
Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody TIME S.A. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody TIME S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.