Domy słoneczne To nie legenda, to praktyka
advertisement
Domy słoneczne. To nie legenda, to praktyka Autor: Janusz Starościk - ekspert Swizerland Global Enterprise – technologie OZE (“Czysta Energia” – 3/2014) „Dom słoneczny”? Według definicji, za dom słoneczny uważa się budynek, w którym roczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania i przygotowanie ciepłej wody użytkowej jest przynajmniej w 50% pokrywane z energii słonecznej. Dodatkowo należy też zapewnić ciepło pochodzące z energii słonecznej do ogrzewania domu. W praktyce to ciepło z energii słonecznej pokrywa ponad 80% zapotrzebowania. Znane są domy niemal samowystarczalne, jeśli chodzi całkowite zapotrzebowanie na ciepło, ponieważ udział energii słonecznej w jego dostawie w ciągu roku przekracza nawet 97%. Nie są to wyłącznie wyliczenia teoretyczne, ponieważ każdy z takich obiektów jest monitorowany. Charakterystyka domu słonecznego Czym charakteryzuje się dom słoneczny? Jednym z głównych elementów są oczywiście zainstalowane kolektory słoneczne, które pozyskują ciepło, przekazywane potem do dużego zasobnika, który jest głównym magazynem ciepła dla budynku. Pozostała ilość ciepła, której w ciągu roku może zbraknąć np. w czasie zimy, zapewnia się z dodatkowego źródła. Ogólną zasadą działania domu słonecznego jest możliwie największe pokrycie zapotrzebowania na ciepło przy wykorzystaniu energii słonecznej. Cechy domu słonecznego Roczne zapotrzebowanie na ciepło 20 do 40 kWh/m² Średnie wartości dla izolacji termicznej bryły 0,18 do 0,30 W/m²/rok K budynku Zapotrzebowanie na energię pierwotną Nowe budownictwo: < 15 kWh/m²/rok Przebudowa istniejącego budynku < 65-70 kWh/m²/rok Stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepło ˃ 50% - w praktyce pow. 80%, nawet do 95% do ogrzewania i przygotowania c.w.u. przez energię słoneczną Podstawowe zasady funkcjonowania domu słonecznego: zorientowanie bryły budynku na południe, ustawienie kolektorów słonecznych w taki sposób, aby zapewnić maksymalny uzysk energii w zimie, duży zasobnik ciepła, umieszczony najczęściej wewnątrz bryły budynku, dobra termoizolacja i szczelność budynku, ogrzewanie niskoparametrowe (podłogowe, ścienne, grzejniki o dużej pojemności cieplnej), dodatkowe uzupełniające źródło ciepła, np. kocioł na biomasę lub kominek. Rys. 1. Wizualizacja domu słonecznego Źródło: Sonnenhaus Institut e.V. Architektura Ważną rolę w domu słonecznym odgrywa jego architektura. Dom powinien być skierowany na południe, a maksymalny odchył od tego kierunku to ok. 30°. Ważne jest też, aby od strony południowej w zimie nie było zacienienia. Należy wykorzystać pasywne oddziaływanie ciepła słonecznego dzięki przeszklonym powierzchniom od strony południowej, które w okresie letnim mogą być przesłaniane żaluzjami, aby uniknąć przegrzania bryły budynku. Głównymi elementami domu słonecznego są oczywiście kolektory słoneczne zamontowane na dachu, które zbierają ciepło promieniowania słonecznego, przesyłane dalej do magazynowania w dużym zasobniku, który jest ustawiany w piwnicy, ale może też być umiejscowiony wewnątrz obrysu budynku i przechodzić przez piętra. Uzupełniające źródło ciepła stanowi zazwyczaj kocioł grzewczy, wykorzystujący odnawialne źródło energii, np. na biomasę (spalanie pelet, zrębków drewna itp.). Pozwala to dogrzać dom w wypadku braku wystarczającej energii słonecznej. Ważne jest też niskotemperaturowe ogrzewanie domu, np. podłogowe lub ogrzewanie ścienne. Następnie powinno się także rozważyć montaż instalacji wentylacyjnej z odzyskiem ciepła. Może być ona sterowana zarówno centralnie, jak i indywidualnie. Termoizolacja w standardzie domu niskoenergetycznego Kolektory słoneczne 30…60 m² Zasobnik ciepła słonecznego np. 5-15 m³ Pasywne wykorzystanie energii słonecznej Magazyn biomasy Dodatkowe ogrzewanie, np. kocioł na biomasę Rys. 2. Podstawowe elementy domu słonecznego Źródło: Sonnenhaus Institut e.V. Dom słoneczny a dom pasywny Te dwa różne typy budynków – dom słoneczny i dom pasywny – mogą się dobrze uzupełniać. Przykładowo dom pasywny może być równocześnie domem słonecznym. Następstwem takiej kombinacji jest mniejsza powierzchnia kolektorów słonecznych, ponieważ dom pasywny wymaga bardzo mało ciepła do ogrzania. W odniesieniu do domu niskoenergetycznego zapotrzebowanie na energię pierwotną w domu słonecznym jest znacznie niższe, ponieważ pozyskuje się ją na miejscu z promieniowania słonecznego lub z biomasy. W praktyce oznacza to niewielkie na ciepło w wypadku domu słonecznego. Przypomnijmy, że rocznie do ogrzania domu pasywnego potrzeba 15 kWh/m2/rok, a w przypadku domu słonecznego wystarczy od 5 do 15 kWh/m2/rok. Tego typu budynki mogą być realizowane jako jednorodzinne oraz (coraz częściej) jako wielorodzinne, co zdaniem ekspertów wydaje się jeszcze bardziej ekonomicznym rozwiązaniem. Koszty domu słonecznego Koszty budowy domu słonecznego wcale nie są wysokie. Można zaryzykować stwierdzenie, że będą zbliżone do nakładów na dom konstruowanych wg aktualnych standardów. Poza tym koszty te trzeba relatywizować. Z jednej strony, dom słoneczny to dobrze zaizolowana termicznie bryła budynku. Wiąże się to z kosztami, które i tak trzeba ponieść, jeżeli zamierza się wybudować dom niskoenergetyczny. Jedyne koszty dodatkowe dotyczą techniki grzewczej, a zatem kolektorów słonecznych na dachu, a także dużego zasobnika na ciepło. Jeżeli chodzi o nakłady związane z dodatkowym źródłem ciepła, należy pamiętać, że i tak trzeba je ponieść w przypadku konwencjonalnego budynku. To oznacza, iż koszty instalacji grzewczej są jedynie o 10 do 15% wyższe w porównaniu z tradycyjnym rozwiązaniem. W Niemczech istnieje odpowiedni system wsparcia finansowego, dzięki któremu można otrzymać od państwa dotacje na budowę domu słonecznego. Nie dotyczy to np. nowego budownictwa. Z tego właśnie wynika relatywizowanie w ramach porównań. Zatem budujemy o 10-15% drożej, ale wyłącznie w zakresie instalacji grzewczej, a nie konstrukcji budynku. Ponadto w domu słonecznym potrzeba przynajmniej 30% mniej energii, co przekłada się na poważne oszczędności. Inwestor, który dysponuje takim obiektem, odnotowuje ekstremalnie niskie koszty eksploatacyjne. Słońce nie prześle nam rachunku, a dodatkowe ciepło pochodzi z biomasy, która jest tania. Koszty z tym związane w niesprzyjających warunkach wynoszą maksymalnie od 300 do 500 euro na rok, a to bardzo niewiele w przypadku domów o dużej powierzchni. W ten sposób przez wiele zaoszczędza się sporo pieniędzy, a wahania cen konwencjonalnych nośników energii tracą na znaczeniu. Dotychczas powstało ok. 1500 – 2000 domów słonecznych w Europie, głównie w krajach niemieckojęzycznych. Prym wiodą przede wszystkim obszary południowych Niemiec, ale także Szwajcaria i Austria. Z pewnością mamy do czynienia z niedoszacowaniem, co jest przyczyną tak dużej rozbieżności w szacunkach. Po prostu tylko ok. 1500 – 2000 domów jest monitorowanych pod kątem zapotrzebowania na energię w trakcie eksploatacji, gdyż nie ma takiego obowiązku i wielu inwestorów zostawia te informacje dla siebie. Według opinii wyrażonej przez ludzi, którzy na co dzień mieszkają w domach słonecznych, są one bardzo przyjazną przestrzenią życiową.
