Natężenie promieniowania słonecznego
advertisement
„Wykorzystywanie energii słonecznej w gminie” Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Warunki dopływu promieniowania słonecznego Dostępność promieniowania słonecznego (1) Dostępność promieniowania słonecznego w czasie, zarówno w ciągu trwania całego roku, jak i w czasie doby, może być bardzo zróżnicowana, zmienia się ona wraz z: • szerokością geograficzną, • porą dnia, • porą roku, • usytuowaniem danego miejsca - lokalizacją, • stanem zanieczyszczenia środowiska. • Ten ostatni czynnik pojawia się od niedawna i niestety jego rola stale rośnie. • Duże zapylenie może w znacznym stopniu zmniejszać wartość energii promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Dostępność promieniowania słonecznego (2) • • • a) b) c) Bardzo istotny jest charakter struktury promieniowania słonecznego. Stacje meteorologiczne dokonują pomiarów promieniowania słonecznego padającego na powierzchnie poziome. Promieniowanie to składa się z promieniowania: bezpośredniego, które dominuje w promieniowaniu całkowitym przy bezchmurnej pogodzie, rozproszonego, którego udział w promieniowaniu całkowitym wzrasta ze wzrostem zachmurzenia, odbitego. Dostępność promieniowania słonecznego (3) • • • • Wartości strumienia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię nachyloną do poziomu różnią się od wartości strumienia energii docierającego na powierzchnię pochyloną. W zależności bowiem od stopnia nachylenia rozpatrywanej powierzchni, pory dnia i roku zmienia się struktura promieniowania słonecznego, czyli udział w promieniowaniu całkowitym poszczególnych jego składowych (promieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego). Należy pamiętać, że wartości promieniowania podawane w rocznikach meteorologicznych, czy też innych opracowaniach danych klimatycznych, dotyczą tylko promieniowania padającego na powierzchnię poziomą Ziemi. Nie mówią nam natomiast o strumieniu energii promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni dowolnie nachylonych do poziomu, którymi są np. elementy budynków, w tym ściany, dach, jak też powierzchnie specjalnie zaprojektowane do odbioru energii promieniowania słonecznego, tzn. płyty czołowe kolektorów słonecznych. Dostępność promieniowania słonecznego (4) Reasumując, chcąc określić możliwość wykorzystania energii promieniowania słonecznego interesują nas następujące jego podstawowe: parametry: • usłonecznienie, czyli liczba godzin słonecznych w ciągu roku i w interesujących nas okresach czasu - kiedy przewidujemy eksploatację systemu słonecznego; • natężenie promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni poziomej i nachylonej - z reguły bowiem interesuje nas napromieniowanie na powierzchnię pochyloną do poziomu; własności: • struktura promieniowania słonecznego, czyli udział promieniowania bezpośredniego i rozproszonego w promieniowaniu całkowitym, oraz udział promieniowania odbitego (przy powierzchniach pochylonych do poziomu), co jest istotne przy doborze typu urządzenia; • rozkład w czasie promieniowania, zarówno w cyklu rocznym, sezonowym jak i dobowym, co decyduje o dopasowaniu typu i czasu działania systemu z okresem jego użytkowania. • W zależności od dostępności energii promieniowania słonecznego, co jest przede wszystkim związane z warunkami klimatycznymi, możemy preferować różne formy wykorzystania tej energii i różne typy instalacji. Warunki dopływu promieniowania słonecznego Parametry dopływu promieniowania słonecznego Promieniowanie słoneczne padające na powierzchnię Ziemi może być opisywane różnymi wielkościami, z których trzy przedstawione poniżej są najbardziej istotne. 1.Usłonecznienie 2. Natężenie promieniowania słonecznego 3. Napromieniowanie słoneczne Usłonecznienie • Usłonecznienie (roczna suma usłonecznienia) określa średnią (w danym okresie) liczbę godzin z bezpośrednią widoczną operacją słoneczną. • Polska jest położona w strefie klimatu umiarkowanego między 490 a 54,50 szerokości geograficznej północnej, zatem południowe krańce Polski mają w zimie dzień dłuższy o prawie jedną godzinę od krańców północnych, natomiast w lecie jest odwrotnie. • Usłonecznienie zależy od czynnika astronomicznego, jakim jest długość dnia oraz od zachmurzenia i przezroczystości atmosfery. • Obejmuje ono średnio około 18% roku, co odpowiada 1580 godzinom. Rozpiętość średniej liczby godzin usłonecznienia w roku nie przekracza na obszarze Polski 450 godzin. • Liczba godzin usłonecznienia dla Polski Centralnej odpowiada średniej liczbie godzin dla całego kraju. • Sumy roczne usłonecznienia w Warszawie wahały się od 1241 do 1898 godzin w mijającym stuleciu, średnio 1600 godzin/rok. • W ostatniej dekadzie wartości te kształtowały się powyżej średniej wieloletniej. Natężenie promieniowania słonecznego • Ilość energii słonecznej docierającej w ciągu jednej sekundy na powierzchnię jednego metra kwadratowego, prostopadłą do kierunku promieniowania i leżącą poza atmosferą (tzw. promieniowanie pozaziemskie) w średniej odległości Ziemi od Słońca ( 149,5 mln km) nazywa się stałą słoneczną o wartości 1367 W/m2. • Przejście promieniowania przez atmosferę powoduje jego zmiany ilościowe (zmniejszenie wielkości), jakościowe (skład widmowy) oraz zmiany rozkładu w czasie. • Najwyższe natężenie promieniowania słonecznego bezpośredniego w Polsce stwierdzono na Kasprowym Wierchu – ok. 1200 W/m2, natomiast nad morzem maksymalna jego wartość wynosiła 1050 W/m2. • Dla przeważającej części kraju, w tym dla Polski Środkowej, wartości te rzadko przekraczają 1000 W/m2. Najczęściej notowane wartości promieniowania bezpośredniego wynoszą 600 – 800 W/m2 Napromieniowanie słoneczne • Znajomość wartości napromieniowania całkowitego (globalnych sum energii promieniowania słonecznego) jest konieczna przy projektowaniu urządzeń energetyki słonecznej. • Jako normę dla Polski można przyjąć wartość napromieniowania całkowitego 3600 MJ/m2 w ciągu roku. • Centralne obszary Polski otrzymują około 40% promieniowania pozaziemskiego, to jest ok. 3480 MJ/m2 na rok. • Udział promieniowania rozproszonego waha się od 47% w miesiącach letnich do ok. 70% w grudniu, dając przeciętną ok. 50% w skali całego roku. Wartości napromieniowania słonecznego dla Polski Najniższe sumy miesięczne występują w grudniu (ok.1,3% sumy rocznej), najwyższe zaś w czerwcu i lipcu (po ok. 16%). Okres od maja do sierpnia obejmuje ok. 58% rocznej sumy promieniowania, natomiast od listopada do lutego – tylko 8%. Regionalizacja heliocentryczna Polski Zasoby energii promieniowania słonecznego dla potrzeb energetycznych można oszacować na podstawie wcześniej wymienionych parametrów oraz oceny szczególnych warunków lokalnych. Regionalizacja heliocentryczna Polski (1) Wyróżnia się 11 regionów, które można uszeregować pod względem przydatności dla potrzeb energetyki słonecznej w poniższy sposób: I. Nadmorski VII. Podlasko-Lubelski VIII. Śląsko-Mazowiecki IX. Świętokrzysko-Sandomierski III. Mazursko-Siedlecki V. Wielkopolski II. Pomorski XI. Podgórski IV. Suwalski VI. Warszawski Regionalizacja heliocentryczna Polski (2) • Zdecydowanie najkorzystniejsze warunki pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego obserwujemy w pasie nadmorskim (ze względu na bardzo duże sumy promieniowania całkowitego i znaczne liczby godzin usłonecznienia) oraz w Polsce południowo - wschodniej ze względu na częsty dopływ suchych mas powietrza ze wschodu. • W regionach Górnośląskim i Warszawskim zdecydowanie najgorsze warunki solarne są spowodowane przemysłowymi zanieczyszczeniami powietrza. • Poza tym region Polski Środkowej charakteryzuje się przeciętnymi – w skali krajowej – warunkami pozyskiwania promieniowania słonecznego na potrzeby energetyki. Różne typy kolektorów słonecznych, ich części składowe, zasada działania Kolektory słoneczne (1) Opisując w sposób uproszczony kolejne etapy pozyskiwania i przetwarzania energii promieniowania słonecznego można cel tego działania sformułować następująco: Chcąc wykorzystać energię promieniowania słonecznego do celów użytkowych należy ją najpierw "zebrać", później zamienić na odpowiednią formę energii - np. ciepło lub energię elektryczną, a następnie zmagazynować, aby mogła być wykorzystana wtedy, gdy będzie potrzebna, i wykorzystywać w ściśle zaplanowany efektywny sposób. Do wykonania tych czynności niezbędny jest aktywny system słoneczny. Podstawowym elementem wszystkich aktywnych słonecznych systemów grzewczych jest kolektor słoneczny, który „zbiera” energię promieniowania słonecznego. Do kolektorów słonecznych odpowiednich dla polskich warunków klimatycznych należą przede wszystkim płaskie kolektory cieczowe i kolektory próżniowe, następnie niskotemperaturowe kolektory - absorbery, czasami mogą też być stosowane inne typy wymienione i opisane w części tekstowej wykładu. Kolektory słoneczne (2) • Zadaniem kolektora jest pochłanianie docierającej do niego energii promieniowania słonecznego i przekazanie pozyskanej energii przepływającemu czynnikowi roboczemu, wodzie lub mieszance niezamarzającej w systemach cieczowych, lub też powietrzu w systemach powietrznych. • Kolektor słoneczny jest po prostu wymiennikiem ciepła, który odbiera energię promieniowania słonecznego z otoczenia i przekazuje ją czynnikowi roboczemu cyrkulującemu w kolektorze. • Kolektory słoneczne powinny być instalowane na dachu skierowanym w stronę południową, choć mogą być stosowane odchylenia od tego kierunku w kierunku wschodnim lub zachodnim. • Bardzo istotną sprawą jest także kąt pochylenia kolektora, który niestety często wynika z pochylenia wcześniej wybudowanego dachu. • W przypadku dachu poziomego kolektory umieszcza się na wspornikach i odpowiednio pochyla. • Przy nowym projekcie budynku można jednak pochylenie dachu dostosować do optymalnego pochylenia kolektora. Możliwości rozmieszczenia kolektorów słonecznych na budynku Schemat działania płaskiego kolektora słonecznego Szczegółowy opis budowy i funkcjonowania kolektora płaskiego znajduje się w części wykładowej. Schemat kolektora słonecznego z rurą ciepła Szczegółowy opis budowy i funkcjonowania kolektora z rurą ciepła znajduje się w części wykładowej. Magazynowanie energii (1) • • • Oprócz kolektora słonecznego drugim podstawowym elementem aktywnego systemu słonecznego jest zbiornik magazynujący. Zbiornik ten w typowych instalacjach słonecznych ma zdolność do magazynowania energii przez krótki okres, od kilku godzin do maksimum dwóch dni. Dlatego też typowe systemy słoneczne nazywają się systemami z magazynowaniem krótkoterminowym. Zdolność do magazynowania w różnym czasie zależy przede wszystkim od: - pojemności zbiornika, - kształtu zbiornika, - rodzaju czynnika magazynującego energię, - zastosowanej izolacji cieplnej, - typu systemu grzewczego (np. poziom temperatury, funkcja: c.w.u., c.o. itp.) - rodzaju i warunków odbioru energii ze zbiornika magazynującego. Magazynowanie energii (2) • • • • Typ instalacji, warunki i charakter odbioru energii oraz warunki współpracy z tradycyjnym systemem konwencjonalnym decydują również o typie zastosowanego zbiornika i miejscu jego usytuowania. W systemach z krótkoterminowym magazynowaniem energii cieplnej w zależności od tego czy system słoneczny jest systemem cieczowym, czy powietrznym czynnikiem magazynującym jest odpowiednio: - woda w systemach cieczowych; - złoża kamienne w systemach powietrznych. W powyższych zbiornikach magazynowanie ciepła zachodzi dzięki wykorzystaniu ciepła właściwego czynnika magazynującego. Stosowane są też czasem zbiorniki magazynujące, w których wykorzystuje się ciepło przemian fazowych substancji magazynującej (czyli zmiany stanu skupienia tej substancji), którą z reguły są woski różnego typu (np. parafina). Magazynowanie energii (3) • Systemy cieczowe są obecnie znacznie bardziej powszechne od systemów powietrznych, a jest to przede wszystkim związane z problemami magazynowania energii, które występują w systemach powietrznych. • Woda jest bardzo dobrym czynnikiem transportującym i magazynującym ciepło. • W wielu systemach zbiorniki magazynujące są jednocześnie wymiennikami ciepła, współczynnik przejmowania ciepła dla wody jest znacznie lepszy niż dla powietrza. Dlatego też stosowane powierzchnie wymiany ciepła dla powietrza muszą być znacznie większe. • To powoduje, że wodne zbiorniki magazynujące są znacznie mniejsze niż odpowiadające im zbiorniki magazynujące powietrzne z materiałem sypkim. Jednocześnie ciepło właściwe wody, co decyduje o jego zdolnościach do magazynowania energii, jest czterokrotnie wyższe niż ciepło właściwe powietrza. Magazynowanie energii (4) • • • • • Stosowanie powietrznych systemów grzewczych w naszych warunkach klimatycznych związane jest z projektem architektoniczno budowlanym budynku i praktycznie sprowadza się do wykorzystania pasywnych (biernych) systemów słonecznych, lub też rozwiązań semipasywnych. W tych ostatnich przepływ powietrza w kolektorach i kanałach przepływowych wewnątrz budynku odbywa się zarówno w sposób naturalny, jak i może być wymuszony działaniem urządzeń mechanicznych - wentylatorów. Najbardziej typowe są systemy cieczowe, a w nich wodne zbiorniki magazynujące. Energia promieniowania słonecznego jest dostarczana okresowo. Należy więc jej jak najwięcej zgromadzić, wtedy kiedy jest dostępna, aby móc ją wykorzystać wtedy, gdy jej nie ma tzn. po zachodzie Słońca, lub gdy wartości nasłonecznienia są tak niewielkie, że praktycznie nie można pozyskać energii promieniowania słonecznego. W naszych warunkach klimatycznych zawsze w aktywnym systemie słonecznym powinniśmy przewidzieć istnienie dodatkowego konwencjonalnego źródła energii, wspomagającego instalację słoneczną w zaspakajaniu wymagań grzewczych użytkownika. Magazynowanie energii (5) • Najczęściej w instalacjach słonecznych małej mocy, tzn. stosowanych w budownictwo jednorodzinnym, wykorzystuje się zamknięte zasobniki ciepła wykonane jako zbiorniki stalowe ciśnieniowe z podwójnym płaszczem grzejnym lub z wężownicą grzejną. Zbiorniki te mają kształty cylindryczne i są izolowane cieplnie. • W zależności od rodzaju zastosowanych kolektorów słonecznych możliwe są do osiągania różne temperatury magazynowania, czyli różne temperatury wody w zbiorniku magazynującym. • Przy stosowaniu typowych kolektorów cieczowych z reguły w zależności od warunków i charakteru odbioru energii, zaleca się zasobników ciepła o objętości 50 - 100 litrów na 1 metr kwadratowy powierzchni czynnej kolektora słonecznego (płaskiego). Magazynowanie energii (6) • • • • W większości zasobników ciepła wykorzystywany jest efekt stratyfikacji ciepła, zwany też uwarstwieniem ciepła. Polega on na tym, że w dolnej warstwie zbiornika temperatura wody jest najniższa i wraz z wysokością zasobnika wzrasta, tak że w warstwie górnej jest najwyższa. W górnej części zbiornika instalowany jest odpływ czynnika do użytkownika. Zjawisko uwarstwienia ciepła jest korzystne. Użytkownik może bowiem odbierać wodę o wyższej temperaturze przy tej samej ilości energii zmagazynowanej w zbiorniku (na dole woda jest zimniejsza). Dla uzyskania odpowiedniego efektu cieplnego korzystne jest, gdy przepływ przez kolektor jest mały. Magazynowanie energii (7) • Jak już wspomniano, pewne ograniczenia dotyczące wykorzystania energii słonecznej do celów grzewczych wynikają z okresowego charakteru występowania tej energii i znacznej zmienności poziomu nasłonecznienia zarówno w krótkim okresie czasu - dniu, jak i w długim tzn. w przeciągu całego roku. • Zwłaszcza w przypadku słonecznych systemów ogrzewania pomieszczeń dostępność energii jest sprzeczna w fazie z rozkładem obciążeń ogrzewczych. • W celu rozwiązania tego zagadnienia należało znaleźć odpowiednią formę długoterminowego magazynowania energii słonecznej. • Takim rozwiązaniem stało się magazynowanie energii w gruncie, co szczególnie rozpowszechniło się w krajach o trudniejszych warunkach klimatycznych i mniejszej dostępności energii promieniowania słonecznego, czyli takich jak Polska. Aktywne systemy słoneczne Aktywne systemy słoneczne (1) Podstawowymi elementami aktywnych systemów grzewczych, w zależności od stopnia komplikacji systemu, mogą być niektóre lub wszystkie z wymienionych poniżej urządzeń: • kolektory słoneczne, • rurociągi doprowadzające i odprowadzające, • pompy cyrkulacyjne przy obiegach wymuszonych, • wymienniki ciepła pomiędzy poszczególnymi zamkniętymi obiegami roboczymi w danym systemie, • zbiorniki magazynujące, które służą do akumulacji energii cieplnej uzyskanej z kolektorów słonecznych, • urządzenia zabezpieczające przed niepożądanym wzrostem ciśnienia i temperatury (np. zbiorniki wyrównawcze, zawory bezpieczeństwa, urządzenia odpowietrzające), • układy automatyczne kontroli i sterowania działaniem poszczególnych obiegów i urządzeń (zaopatrzone w układy czujników temperaturowych, termostatów, zaworów sterowanych itp.); • dodatkowe, konwencjonalne pomocnicze systemy ogrzewcze, które mogą spełniać rolę stałych, wspomagających lub też awaryjnych układów; • urządzenia wspomagające takie jak pompy ciepła, umożliwiające zwiększenie wartości grzewczej pozyskiwanej energii ze źródła słonecznego lub innego odnawialnego źródła ciepła. Aktywne systemy słoneczne (2) • Bardzo istotną sprawą w przypadku systemów ogrzewania pomieszczeń jest to, aby obieg czynnika zarówno w pętli kolektorowej, jak i w obiegu ogrzewczym był zamknięty, i to nie tylko ze względów cieplnych, ale także ze względów technologicznych. • Jakość wody przepływającej przez grzejniki, związana z warunkami przepływu (korozja elementów rurowych i wymienników ciepła, spadki ciśnienia itp.) nie odpowiada wymaganiom stawianym czynnikom przepływającym w obiegu kolektora słonecznego. • Pomiędzy pętlami obiegowymi systemu stosuje się odpowiednie wymienniki ciepła. • Obieg w pętli kolektora jest wymuszany działaniem pompy cyrkulacyjnej. Wymagane jest automatyczne sterowanie pracą pompy w zależności od warunków odbioru energii słonecznej w kolektorze i warunków dostarczania jej do odbiorcy, poprzez pętlę magazynującą. • Konieczne jest również stosowanie odpowiednich urządzeń zabezpieczających system przed wzrostem ciśnienia i temperatury. Aktywne systemy słoneczne (3) Schemat podstawowej kolektorowej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej (źródło Hewalex) Aktywne systemy słoneczne (4) Schemat kolektorowej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej z dodatkowym zbiornikiem magazynującym (źródło Hewalex) Aktywne systemy słoneczne (5) Schemat kolektorowej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz ogrzewania pomieszczeń (źródło Hewalex) Aktywne systemy słoneczne (6) Schemat kolektorowej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ogrzewania pomieszczeń oraz podgrzewania wody w basenie (źródło Hewalex) Aktywne systemy słoneczne (7) • Można też dokonać podziału systemów słonecznych ze względu na temperaturę czynnika grzewczego. • W miarę jak rosną wymagania grzewcze, rośnie stopień złożoności instalacji i jej poszczególnych elementów, a także poziom automatyki i sterowania funkcjonowaniem systemu. • Większość systemów słonecznych to systemy niskotemperaturowe. Mogą one być stosowane do podgrzewania wody (wykorzystywanej do różnych celów), a także do ogrzewania pomieszczeń (stosuje się wtedy niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe lub ścienne). • Oczywiście zastosowanie niższej niż typowa temperatury wody w obiegu grzewczym powoduje konieczność dopasowania części instalacyjnej i jej rozmiarów do zmienionych parametrów i charakterystyk grzania. Aktywne systemy słoneczne (8) • W przypadku instalowania systemów słonecznych do c.o. w już istniejących obiektach często nie ma możliwości modyfikacji instalacji cieplnej w budynku, m.in. zwiększenia liczby grzejników. • Wtedy zachodzi konieczność wykorzystania wysokotemperaturowego systemu c.o. (lub raczej po pewnej modernizacji pozostawienie starego). • Otrzymywanie wysokich temperatur w obiegu grzewczym narzuca potrzebę instalowania odpowiednich, bardziej złożonych, a co z tym jest związane i droższych typów kolektorów słonecznych, do których należą kolektory próżniowe, odpowiedniego ich oprzyrządowania i automatyki. Płaskie kolektory słoneczne na budynkach jednorodzinnych (źródło: Viessmann) Pasywne systemy słoneczne Pasywne systemy słoneczne (1) • Warunki komfortu cieplnego wewnątrz ogrzewanych pomieszczeń zależą od zmieniających się warunków klimatycznych, architektury i konstrukcji budynku, zastosowanych materiałów i systemów instalacyjnych. • Poszczególne elementy budynku w zależności od swojej orientacji względem stron świata, kształtu, umiejscowienia w strukturze budynku i otoczeniu zewnętrznym, a także materiału, z którego są wykonane i jego własności reagują w różny sposób na zmieniające się warunki otoczenia związane ze zmianami pogodowymi. • Innego typu rozwiązania są zalecane do stosowania w ciepłym klimacie, a inne w krajach o trudniejszych warunkach klimatycznych. • Dobór odpowiednich materiałów i rozwiązań architektonicznobudowlanych jest szczególnie istotny w przypadku stosowania rozwiązań pasywnych. Szereg systemów zalecanych do wykorzystywania w krajach Europy Południowej nie może być stosowane w krajach Europy Centralnej i Północnej. Bardzo często wprowadzenie pewnych rozwiązań pasywnych wyklucza możliwość stosowania innych. Pasywne systemy słoneczne (2) • Każdy projekt budynku z biernym wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego musi być nie tylko dopasowany do ogólnych warunków klimatycznych, ale i do warunków lokalnych miejsca zainstalowania systemu. • Część budynku od strony północnej powinna być w jak najlepszym stopniu zaizolowana, „szczelna”, aby ograniczyć do minimum straty ciepła. Natomiast część południowa powinna być „otwarta”, aby umożliwić rzeczywisty kontakty z otoczeniem zewnętrznymi i korzystanie przede wszystkim z dostępnej energii promieniowania słonecznego. • Rozwiązania pasywne w projektach architektonicznych zaczynają odgrywać coraz większe znaczenie. Prowadzą one do zastosowania większej ilości przestrzeni oszklonych, werand i atrium, oraz do zbliżenia części pomieszczeń użytkowych z otaczającym środowiskiem. • Jednakże, zastosowanie systemów pasywnych to nie tylko wprowadzenie większej ilości oszklonych powierzchni, to także wykorzystanie odpowiednich elementów struktury budynku do akumulacji ciepła, oraz zaprojektowanie i wykonanie kanałów do rozprowadzania ogrzanego powietrza. Pasywne systemy słoneczne (3) • Charakteryzując w sposób bardzo krótki pasywne instalacje słoneczne można powiedzieć, iż wykorzystują one strukturę budynku zarówno jako kolektor energii promieniowania słonecznego, jak i magazyn, i dystrybutor pozyskanej energii cieplnej. • Niestety często zbyt duże powierzchnie oszklone i rodzaj stosowanego materiału powodują, iż w skrajnych warunkach pogodowych warunki mikroklimatyczne w tych pomieszczeniach mogą być nieodpowiednie (zbyt ciepło w lecie, zbyt zimno w zimie). Zastosowanie rozwiązania pasywnego wymaga dokładnej analizy potrzeb energetycznych i warunków pozyskania energii promieniowania słonecznego dla danej lokalizacji. Budynek jednorodzinny z kolektorami słonecznymi oraz przeszkloną werandą (źródło: Viessmann) Pasywne systemy słoneczne (4) • Systemy pasywne zalecane do stosowania w warunkach klimatu umiarkowanego są to systemy zysków pośrednich z przestrzenią buforową. • Jak sama nazwa wskazuje przestrzeń buforowa spełnia funkcję bufora, w tym przypadku cieplnego. Z jednej strony jest łącznikiem pomiędzy otoczeniem zewnętrznym a ogrzewaną przestrzenią. Z drugiej zaś strony jej rolą jest odgrodzenie ogrzewanego pomieszczenia od nagłych zmian pogodowych. • Stosowanie przestrzeni buforowej ma zapewnić uzyskiwanie zysków z energii promieniowania słonecznego, przy jednoczesnym ograniczeniu strat cieplnych. • Stosowanie rozwiązań zysków pośrednich z przestrzenią buforowej w praktyce sprowadza się do dołączenia do budynku dodatkowej przestrzeni osłoniętej oszkloną ścianą lub wybudowania dodatkowej oszklonej elewacji od strony południowej. Pasywne systemy słoneczne (5) W przypadku budownictwa jednorodzinnego przestrzeń buforowa jest z reguły w postaci oszklonych pomieszczeń, takich jak: • oszklone werandy, • oszklone loggie, • dobudowane do ściany budynku szklarnie, • ogrody zimowe. W budynkach wielokondygnacyjnych rozwiązania pasywne z przestrzenią buforową przyjmują formę: • przezroczystej dodatkowej obudowy całej elewacji, często z balkonami, • przezroczystej obudowy części elewacji, fragment budynku z domowymi ogrodami zimowymi zwanymi też przestrzeniami słonecznymi, • oszklonych loggii, balkonów, • oszklonych atriów. Bardzo częstym rozwiązaniem w przypadku przestrzeni buforowych jest zastosowanie przeszklonej werandy od strony południowej. Weranda jest ogrzewana promieniowaniem słonecznym w sposób bezpośredni, w związku z tym na werandzie tak jak w każdym systemie zysków bezpośrednich, mogą występować gwałtowne i duże zmiany temperatury. Natomiast wewnętrzne pomieszczenie w budynku otrzymuje energię poprzez kolejną oszkloną przegrodę lub ścianę magazynującą w sposób pośredni. Sposoby doboru instalacji kolektorów słonecznych Dobór instalacji kolektorów słonecznych może bazować na wykorzystaniu: • Nomogramów, • Wytycznych, • Obliczeń, • Prostych programów obliczeniowo – symulacyjnych, • Zaawansowanych narzędzi symulacyjnych Dziękujemy za uwagę ! Zapraszamy do zadawania pytań do wykładu (moduł zadawania pytań dostępny jest na dole tekstu wykładowego dla zalogowanych uczestników) oraz do przystąpienia do testu on-line! www.ews21.pl Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
