| |
| |
|
|
|
| |
|
Polska Energetyka
Słoneczna – Nr 1 2004
Eugeniusz Rylewski
Nowe kolektory słoneczne – nasze ściany.
W
poprzednim numerze pisaliśmy o kolektorach słonecznych,
którymi są nasze okna i jak można lepiej je wykorzystać
z dużym zyskiem nie tylko energii słonecznej, ale również
zysków wewnętrznych. Zobaczmy czy nie możemy wykorzystać
energii słonecznej, która obficie głaszcze nasze ściany
i co z nią robimy.
Stan obecny.
Większość ścian w budownictwie polskim jest słabo ocieplona.
Dużo z nich nawet zupełnie nieocieplona i tutaj, co uderza,
nawet w domach niedawno wzniesionych. Aby ocenić ich wpływ
na bilans energetyczny musimy analizować dwie odrębne grupy
:
· Domy jednorodzinne, w których powierzchnia ścian jest
duża i jej wpływ na straty budynku znaczące.
· Domy wielorodzinne z dużą ilością kondygnacji, w których
straty przez ściany są stosunkowo małe i nie wszystkie wymagają
środków radykalnych, o których będzie mowa dalej.
Domy jednorodzinne.
Przeanalizujmy dom jednorodzinny w formie prostokąta ze
ścianą dłuższą 10 m od strony południowej i północnej,
ścianą E-W 6 m z jednym piętrem o wysokości 3x2=6 m. Powierzchnia
użytkowa wynosi 120 m2. Powierzchnia okien 20 m2. Wymiana
powietrza 150m3 dla rodziny 4-5 osobowej. W odróżnieniu
od obliczeń sezonowych sprawdzimy wpływ bilansu jednego
dnia najzimniejszego miesiąca stycznia dla warunków temperatury
zewnętrznej –1C i temperatury wewnętrznej 19C nasłonecznienie
na powierzchnię pionową 1,2 kWh/m2 na dzień zyski wewnętrzne
18 kWh na dzień.
|
|
|
|
|
|
| Dom
obecny nieocieplony.
Straty:
Ściany (120 m2 + 72 m2 ) – 20 m2 okien = 172 m2
Dach i fundamenty – 2x 60 m2 = 120 m2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Bryła
292 m2 x 1W/m2K = |
292
W/K |
| Okna
20 m2 x 2,8 W/m2K = |
56
W/K |
| Wentylacja
grawitacyjna 300 m3/h x 0,33 |
160
W/K |
|
|
|
|
|
|
|
|
Straty
całość - 0,508 kWh x (19+1) x 24 = 243,8 kWh / dzień
Z powodu strat spowodowanych przez wentylację grawitacyjną
przyjąć można tylko 40 % zysków słonecznych i wewnętrznych.
Zyski słoneczne wyniosą, zatem z 18 m2 okien na stronie
południowej:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zyski
słoneczne 18 m2 x 1,2 kWh / dzień
x 0,65
x 0,77 x 0,4 |
4,3 kWh / dzień
|
| Zyski
wewnętrzne 18 kWh x 0,4 |
7,2
kWh / dzień |
| Bilans |
11,5
kWh / dzień |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Ogrzewanie
243,8 kWh - 11,5 kWh = 232,3 kWh / dzień
Przykład pokazuje dobitnie,
że zyski, jakimi dysponujemy w tym układzie są uderzająco
małe w porównaniu do strat.
Dom ocieplony według wymagań niemieckich kfW 40 (Kreditanstat
fur Wiederaufbau)
Straty:
|
|
|
|
|
|
|
|
| Bryła
292 m2 x 0,24W/m2K |
70
W/K |
| Okna
20 m2 x 1,3 W/m2K |
26
W/K |
| Wentylacja
z odzyskiem 70% 150 m3/h x 0,33 x 0,3 |
15
W/K |
|
|
|
|
|
|
|
|
Straty całość - 0,111 kWh x (19+1) x
24 = 53,3 kWh / dzień
Z uwagi na kontrolowany przebieg wentylacji mechanicznej
w budynku wymieniana jest dużo mniejsza ilość powietrza
oraz wykorzystana jest pełnia zysków wewnętrznych i słonecznych.
Jak widać w równaniach ma to duży wpływ na ogólny bilans
energetyczny tego budynku.
|
|
|
|
|
Zyski
słoneczne 18 m2 x 1,2 kWh / dzień
x 0,65
x 0,61 |
8,6 kWh / dzień
|
| Zyski
wewnętrzne 18 kWh |
18,0
kWh / dzień |
| Bilans
|
26,6
kWh / dzień |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Ogrzewanie
53,3 kWh - 26,6 kWh = 26,7 kWh / dzień
W porównaniu z bilansem budynku obecnego
przedstawionego powyżej bilans budynku dobrze ocieplonego
z nowoczesnymi oknami i wentylacją z odzyskiem ciepła przedstawia
się o wiele korzystniej. Interesujący jest fakt, że wykonanie
tych ulepszeń nie jest już w chwili obecnej bardzo kosztowne.
Koszt wykonania ocieplenia ścian jest w dużej mierze kosztem
robocizny i dodanie np. 5 cm więcej materiału izolacyjnego
nie spowoduje znaczącego wzrostu kosztu ogólnego. Okna niskoemisyjne
stały się już standardem a indywidualne systemy wentylacji
z odzyskiem ciepła są łatwe i tanie w instalacji.
Dom pasywny z panelami grzewczymi RymSol.
Po stronie strat można zauważyć znaczenie
bryły budynku. Biorąc 20 cm dobrego styropianu można dojść
do wartości stosowanych obecnie na rynku niemieckim U ścian
= 0,14 W/m2K. Podobną wartość trudno jest osiągnąć dla fundamentów,
ale większą izolacyjnością dachu można osiągnąć średnią
dla całej bryły U = 0,14 W/m2K. Jeżeli chodzi o okna to
izolując ich ramy od zewnątrz pod odpowiednim kątem można
zyskać jednocześnie na izolacyjności oraz zwiększonemu pochłanianiu
promieniowania słonecznego. Okno ulepszone w ten sposób
osiągnie całościowo izolacyjność U = 1,1 W/m2K a wpływ ram
na pochłanianie promieniowania słonecznego zostanie skorygowany
z 0,61 do 1,1 (lekkie skupianie promieniowania). Ostatecznie
instalacja paneli słonecznych RymSol daje dodatkowo 40 m2
x 0,4 x 1,2 kWh / dzień = 19,2 kWh / dzień.
Ogólny bilans będzie
wyglądał następująco.
Straty:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Bryła
292 m2 x 0,14W/m2K |
40,9
W/K |
| Okna
20 m2 x 1,1 W/m2K |
22
W/K |
| Wentylacja
z odzyskiem 70% 150 m3/h x 0,33 x 0,3 |
15
W/K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Straty całość - 0,0779 kWh x (19+1) x
24 = 37,4 kWh / dzień
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zyski
słoneczne okna 18 m2 x 1,2 kWh / dzień
x 1,1 x
0,61 |
14,5
kWh / dzień |
Zyski
słoneczne RymSol 40 m2 x 0,4 x 1,2 kWh
/
dzień |
19,2
kWh / dzień |
| Zyski
wewnętrzne 18 kWh |
18,0
kWh / dzień |
| Bilans
|
51,7
kWh / dzień |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Ogrzewanie
nie potrzebne. Jak
widać bilans dla tak wyposażonego budynku dla średniego
dnia stycznia w warunkach polskiego klimatu jest pozytywny.
Pozostałe dni roku jako cieplejsze i z większą ilością dostępnego
promieniowania słonecznego będą przedstawiać dużo lepszy
bilans energetyczny. Oznacza to, że w każdym nowym, odpowiednio
zaprojektowanym budynku można uniknąć instalacji centralnego
ogrzewania i przeznaczyć ten zaoszczędzony nakład inwestycyjny
na wyposażenie domu w systemy energooszczędne. Osiągamy
w ten sposób bilans inwestycyjny porównywalny z domem klasycznym
ze znaczącą różnicą w kosztach eksploatacji. Trzeba podkreślić
niemniej jednak, że polski klimat ma tzw. „dziury sloneczne”,
podczas których przez kilka dni w grudniu i styczniu promieniowanie
słoneczne nie jest obfite. W tych wypadkach elektryczne
dogrzewanie punktowe małej mocy rozwiązuje problem. Duża
inercja termiczna budynku pozwala swobodnie na wykorzystanie
nocnej taryfy, w której cena energii porównywalna jest z
najtańszymi źródłami.
Prezentowane w artykule
właściwości techniczne paneli RymSol zostały potwierdzone
przez niezależne badania w instytutach EMPA Dubendorf oraz
SPF Rappersville koło Zurichu w Szwajcarii.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
